作者:刘瑞宇 来源: 中科院之声微信公众号 发布时间:2024/5/26 9:20:24
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“一举两得”,从废塑料到高品质汽油

 

聚乙烯塑料是最通用塑料之一,日常生活中常被制作为塑料袋、洗涤剂瓶等产品。

尽管外形看起来和汽油相差甚远,但两者却拥有相似的化学结构与组成。与汽油一样,聚乙烯塑料的原料也来自石油。

既然如此,是否可以将废弃聚乙烯塑料高效转化为汽油呢? 

传统方法成本高

聚乙烯塑料转变为汽油的可能性存在,但是难度较大。这是因为聚乙烯塑料是有机合成的高分子材料,是由无数个乙烯分子“手拉手”构成的长链聚合物。
这种聚合物骨架由非极性的碳碳键相连而成,稳定性很高,难以活化和断裂,这也是废弃聚乙烯塑料难以自然降解的原因。

想要将废弃的聚乙烯塑料变废为宝,要让聚乙烯的碳碳键发生活化和断裂,而且这种反应需要400℃以上的高反应温度或贵金属催化剂和外加氢源。这些条件限制了聚乙烯化学回收的大规模工业化。
因此,如何低成本且高效地转化聚乙烯一直是塑料转化领域的重要难题。

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▲废弃聚乙烯塑料催化转化制备汽油

新策略解决“老难题”

近日,中国科学院化学研究所科研人员研制出了一项新策略,能在低温(240 ℃)、无贵金属、无氢气、无溶剂条件下,将废弃聚乙烯塑料“变”为高品质汽油。
科研团队受到制备汽油过程中“加氢裂化”的启发,以聚乙烯为原料进行裂解实验。
他们在240 ℃的温度下,加入层状自支撑分子筛催化剂进行催化反应。分子筛催化剂独特的开放骨架三配位铝位点,有效促进废弃聚乙烯化学键活化断裂转化,从而“变”出高品质汽油,其中能提升辛烷值的支链烷烃含量是商用汽油的近两倍。

自带“干粮”回收率高

值得注意的是,聚乙烯“加氢裂化”过程中所需的氢气并不是外加的,而是“自供”的。

研究人员使用的分子筛催化剂可以使部分聚乙烯裂解产物芳构化,从而提供氢源,使得聚乙烯以“自供氢”的方式转化为汽油,因此不需要外加氢源。


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▲层状自支撑分子筛催化聚乙烯“自供氢”转化制备汽油

实验表明,在240°C、无贵金属、无氢气、无溶剂条件下,用废弃聚乙烯塑料制备高品质汽油的回收率达到80%。

可见,这项研究为废弃聚乙烯“变”为高品质汽油提供了新的路线,并且具有良好的应用前景。

(原标题:“一举两得”,从废塑料到高品质汽油丨科技前线

 
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