Jährlich werden mehr als 300 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle produziert, was aufgrund des Lebenszyklus von Kunststoffen und der Schwierigkeit, sie zu beseitigen, ernsthafte Umweltprobleme verursacht. Daher landet der meiste Plastikmüll entweder auf einer Mülldeponie oder im Meer. Ein großer Teil der Kunststoffe zerfällt in Mikroplastik, das von Fischen und anderen Meeresbewohnern aufgenommen wird und die Ökosysteme der Meere schädigt.
In der Fachzeitschrift Journal of Renewable and Sustainable Energy, die von AIP Publishing herausgegeben wird, berichten Forscher der California State Polytechnic University über den Einsatz der katalytischen Pyrolyse zur Umwandlung von Kunststoffabfällen in eine wertvolle Brennstoffquelle. Pyrolyse ist die thermochemische Zersetzung von kohlenstoffhaltigem Material in Abwesenheit von Sauerstoff. Die Forscher konzentrierten sich auf das Recycling von Kunststoffen und die Veredelung von Kunststoffen zu anderen Produkten oder die Umwandlung in einen Dampf mit Hitze, der auf einen Katalysator trifft und sich in das gewünschte brennstoffähnliche Produkt verwandelt. Dieser pyrolytische Prozess verwandelt primäre organische Abfälle in einen nachhaltigen Brennstoff oder andere wertvolle Chemikalien.
"Der innovative Teil des Experiments ist der Katalysator", sagt Autor Mingheng Li. "Der Katalysator ist für diesen speziellen Pyrolyseprozess von entscheidender Bedeutung, da er nur einen Schritt erfordert, um bei relativ milden Temperaturen zum gewünschten Brennstoffprodukt zu gelangen." Der Katalysator wurde hergestellt, indem ein Zeolithsubstrat in eine wässrige Lösung getaucht wurde, die Nickel und Wolfram enthielt, und dann in einem Ofen bei 500 Grad Celsius getrocknet wurde. Der synthetisierte Katalysator wurde in Verbindung mit einem im Labor entwickelten einstufigen Pyrolyse-Reaktor verwendet, der bei einer Temperatur von 360 Grad Celsius ein Gemisch aus Plastiksäcken zersetzte.
Das katalytische Verfahren, das in diesem Experiment für Kunststoffabfälle verwendet wurde, könnte auch für die Verarbeitung anderer Abfälle wie Gülle, feste Siedlungsabfälle und gebrauchtes Motorenöl zu verwertbaren Energieprodukten eingesetzt werden. "Dieser Pyrolyseprozess ist ein entscheidender Schritt, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern", so Li. Die Forscher fanden heraus, dass das Pyrolyseprodukt einem Standard-Dieselkraftstoffprodukt sehr ähnlich war, und zwar mittels gaschromatographischer Analyse, einer Art von Chromatographie, die in der analytischen Chemie zur Trennung und Analyse von Verbindungen verwendet wird, die ohne Zersetzung verdampft werden können.
In Zukunft wird das Team daran arbeiten, den Crack-Mechanismus zu erklären, der an der Oberfläche des Katalysators stattfindet. Darüber hinaus werden sie versuchen, die Herstellung von Dieselkraftstoff aus verschiedenen gemischten Kunststoffabfällen zu optimieren.
Originalveröffentlichung
Michael Arnold, Baron Boghosian, and Mingheng Li; "Catalytic production of diesel-like oils from plastic wastes"; Journal of Renewable and Sustainable Energy; Nov. 2, 2021
