Van plastiek tot vliegtuigbrandstof: 'n nuwe benadering vir herwinning - Wetenskap
Ingenieurs aan die Washington State University (WSU) het 'n nuwe manier gevind om ou plastiek in bruikbare koolwaterstowwe te gebruik. Die navorsers gebruik 'n mikrogolfondersteunde katalitiese proses wat die koolstof-ruggraat van polimere in alkane in die straalbrandstofreeks afbreek.
In 'n wêreld waar die afhanklikheid van brandstof toeneem en ons afvalproduksie toeneem, is 'n doeltreffende oplossing waar afval in 'n bruikbare materiaal omskep kan word, 'n waardevolle kommoditeit. Aangesien die behoefte aan vliegtuigbrandstof binnekort gaan toeneem, bied hierdie navorsing 'n potensiële nuwe weg vir spesifieke alkaanproduksie.
Die navorsers het 'n geaktiveerde zeoliet gebruik om die reaksie te kataliseer. Zeoliete is aluminosilikaatmikropo
rous materiaal. Zeoliete kan natuurlik en sinteties voorkom. Sintetiese zeoliete het oor die algemeen beter skeidingseienskappe as hul natuurlike eweknieë. Zeoliete is 'n fantastiese materiaal vir die skeiding van materiale omdat die porieë met 'n gedefinieerde grootte en lading gesintetiseer kan word. Die porieë is ook verstelbaar. Die grootte word bepaal deur die aantal eenhede in die rooster rondom die porie. Die lading kan ook ingestel word deur die silikon-aluminium-verhouding rondom die porie aan te pas.
Zeolite Socony Mobile (ZSM) is die algemeenste klas sintetiese zeoliet wat geproduseer word. ZSM-5 is die mees gebruikte zeoliet in die bedryf. Die ZSM-5-eenheidsel bestaan ​​uit agt vyfringe. Dit staan ​​bekend as 'n pentasil-eenheid. Elke pentasil-ring bestaan ​​uit 10 silikon- en aluminiumatome wat deur suurstofspesies oorbrug word. Die porieë dien as ideale kanale vir die skeiding van vertakte en onvertakte alkane. In brandstowwe kan vertakking die oktaangetal verlaag, wat die brandstof minder effektief maak. Die grootteselektiewe porieë filter die vertakte alkane uit om suiwer brandstofklare alkane te verlaat.
Die navorsers het 'n tweestadige proses geskep om die koolwaterstofproduk selektief te isoleer. Die eerste metode is katalitiese mikrogolfdegradasie. Lae digtheid poliëtileenkorrels is in 'n kwartsfles geplaas en na 'n mikrogolfoond oorgedra. Die reaksie is 20 minute lank by 350˚C uitgevoer totdat al die polimeermateriaal verdamp het. Die verdampte polimeergas word dan deur 'n reaktor met gepakte bed wat ZSM-5 bevat by 375˚C gelei.
Die tweede fase het 'n nikkel-gekataliseerde hidrogenasiestap gebruik om die onversadigde koolwaterstowwe af te breek. Die koolwaterstowwe is met n-heptaan gemeng en in 'n verseëlde reaktor met die katalisator geplaas, by 200˚C.
Die navorsers het bevind dat verskillende katalisator-toevoer-massa-verhoudings van die katalisator koolwaterstowwe van verskillende brandstofgraad produseer. 'N Verhouding van 0,1 het 'n opbrengs van 66,18% gelewer. Na die tweede fase was die geproduseerde brandstof JP-5, 'n vliegtuigbrandstof in die vloot. 'N Verhouding van 0,2 het 'n massa van 56,32% opgelewer. Hierdie verhouding het RJ-5 en JP-10-brandstof opgelewer, wat militêre vliegtuigbrandstowwe met hoë digtheid is.
Alhoewel hierdie metodes in hul kinderskoene is, is die potensiaal vir kommersialisering groot. Die navorsers is vol vertroue dat hul metode 'n "nuwe en haalbare weg vir raffinaderye sal bied om verskillende grade vliegtuigbrandstowwe te vervaardig".
Afgesien van brandstofproduksie, is dit 'n goeie poging om enige nuwe metodes wat ontwerp is om afval uit ons lewens te verwyder, te verwyder.