Lab verwandelt schwer zu verarbeitenden Kunststoffabfall in einen Meister der Kohlenstoffabscheidung

Hier ist eine weitere Sache, die Sie mit diesem Berg aus gebrauchtem Plastik machen können: Lassen Sie es überschüssiges Kohlendioxid aufsaugen.

Was wie eine Win-Win-Situation für zwei drängende Umweltprobleme erscheint, beschreibt die neu entdeckte chemische Technik eines Labors der Rice University, um Kunststoffabfälle in ein wirksames Kohlendioxid (CO2)-Sorbens für die Industrie umzuwandeln.

Der Reischemiker James Tour und die Co-Hauptautoren Rice Alumnus Wala Algozeeb, der Doktorand Paul Savas und der Postdoktorand Zhe Yuan berichteten in der Zeitschrift American Chemical Society ACS-Nano dass beim Erhitzen von Kunststoffabfällen in Gegenwart von Kaliumacetat Partikel mit Poren im Nanometerbereich entstehen, die Kohlendioxidmoleküle einfangen.

Diese Partikel können verwendet werden, um CO2 aus Rauchgasströmen zu entfernen, berichteten sie.

„Punktuelle CO2-Emissionsquellen wie Kraftwerksabgase können mit diesem aus Kunststoffabfällen gewonnenen Material ausgestattet werden, um enorme Mengen an CO2 zu entfernen, die normalerweise die Atmosphäre füllen würden“, sagte Tour. „Es ist eine großartige Möglichkeit, ein Problem zu lösen, Plastikmüll, und ein anderes Problem anzugehen, CO2-Emissionen.“

Ein aktuelles Verfahren zur Pyrolyse von Kunststoff, das als chemisches Recycling bekannt ist, produziert Öle, Gase und Wachse, aber das Kohlenstoffnebenprodukt ist nahezu nutzlos, sagte er. Das Pyrolysieren von Kunststoff in Gegenwart von Kaliumacetat erzeugt jedoch poröse Partikel, die bei Raumtemperatur bis zu 18 % ihres Eigengewichts an CO2 aufnehmen können.

Während typisches chemisches Recycling für Polymerabfälle mit niedrigem Gehalt an gebundenem Kohlenstoff nicht funktioniert, um CO2-Sorbens zu erzeugen, einschließlich Polypropylen und Polyethylen hoher und niedriger Dichte, den Hauptbestandteilen von Siedlungsabfällen, eignen sich diese Kunststoffe besonders gut Abfangen von CO2 bei Behandlung mit Kaliumacetat.

Das Labor schätzt, dass die Kosten für die Kohlendioxidabscheidung aus einer Punktquelle wie Rauchgas nach der Verbrennung 21 US-Dollar pro Tonne betragen würden, weit weniger teuer als das energieintensive Verfahren auf Aminbasis, das üblicherweise verwendet wird, um Kohlendioxid aus Erdgas zu gewinnen. was 80 bis 160 Dollar pro Tonne kostet.

Wie Materialien auf Aminbasis kann das Sorptionsmittel wiederverwendet werden. Durch Erhitzen auf etwa 75 Grad Celsius (167 Grad Fahrenheit) wird eingeschlossenes Kohlendioxid aus den Poren freigesetzt, wodurch etwa 90 % der Bindungsstellen des Materials regeneriert werden.

Da es bei 75 Grad Celsius zykliert, reichen Gefäße aus Polyvinylchlorid aus, um die normalerweise erforderlichen teuren Metallgefäße zu ersetzen. Die Forscher stellten fest, dass das Sorptionsmittel voraussichtlich eine längere Lebensdauer als flüssige Amine haben wird, wodurch Ausfallzeiten aufgrund von Korrosion und Schlammbildung reduziert werden.

Um das Material herzustellen, wird Plastikabfall zu Pulver verarbeitet, mit Kaliumacetat vermischt und 45 Minuten lang auf 600 °C (1.112 °F) erhitzt, um die Poren zu optimieren, von denen die meisten etwa 0,7 Nanometer breit sind. Höhere Temperaturen führten zu breiteren Poren. Der Prozess erzeugt auch ein Wachsnebenprodukt, das zu Waschmitteln oder Schmiermitteln recycelt werden kann, sagten die Forscher.