Onderzoekers hebben een chemisch proces geanalyseerd dat kan helpen bij het recyclen van veelvoorkomend plastic afval, zoals dat van plastic zakken en verpakkingen, tot nuttige chemicaliën en brandstoffen. Het proces, pyrolyse genaamd, omvat het verwarmen van het plastic in afwezigheid van zuurstof om het in kleinere moleculen af ​​te breken. De onderzoekers ontdekten dat ze door het gebruik van een specifiek type katalysator de efficiëntie van het proces konden verbeteren en waardevollere producten konden produceren. Dit onderzoek zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om plastic afval te recyclen en de hoeveelheid plastic die op stortplaatsen of in het milieu terechtkomt, te verminderen.

Pyrolyse is een veelbelovende recyclingtechnologie waarmee plastic afval kan worden gebruikt als een waardevol alternatief voor fossiele brandstoffen voor de productie van brandstoffen, chemicaliën en materialen. Het proces vereist geen water en omvat de thermische ontleding van plastic afval in eenvoudigere componenten. Momenteel heeft het gebruik van katalysatoren, vooral heterogene katalysatoren, voor pyrolyse het potentieel aangetoond om de selectiviteit naar gerichte producten te vergroten en de efficiëntie van het proces te verbeteren. Onderzoekers hebben actief de ontwikkeling en verbetering van heterogene katalysatoren voor kunststofpyrolyse onderzocht. Een gedetailleerd begrip van de wisselwerking tussen de eigenschappen van de katalysator en het pyrolysegedrag is echter nog steeds beperkt, wat het rationele ontwerp van efficiënte katalysatoren belemmert.

In dit werk werd de wisselwerking tussen de eigenschappen van de katalysator en het pyrolysegedrag tijdens de katalytische pyrolyse van plasticafval van lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) met behulp van hiërarchische metaalzeolietkatalysatoren onderzocht. De hiërarchische structuur verbetert de massa- en warmteoverdrachtseigenschappen, en de aanwezigheid van metaal vergemakkelijkt de bindingssplitsing van LDPE-moleculen. Gedetailleerde karakteriseringen en analyses onthulden de evolutie van fysisch-chemische eigenschappen tijdens het katalytische pyrolyseproces, inclusief katalysatorverkooksing en de evolutie van actieve sites. De resultaten bieden inzicht in het deactiveringsmechanisme van de katalysator, dat als leidraad kan dienen voor het rationele ontwerp van stabiele en efficiënte katalysatoren voor pyrolyse.

Het onderzoeksteam analyseerde hoe de samenstelling van de katalysator en de reactieomstandigheden de producten van het pyrolyseproces beïnvloedden. Ze ontdekten dat ze door een katalysator te gebruiken die zink en een specifiek type zeoliet bevat, waardevollere producten konden produceren, zoals benzeen, tolueen en xyleen, die vaak worden gebruikt bij de productie van brandstoffen en andere chemicaliën.

Dit onderzoek kan aanzienlijke gevolgen hebben voor de recycling van plastic afval. Door pyrolyse te gebruiken om plastic in kleinere moleculen af ​​te breken, is het mogelijk waardevolle hulpbronnen terug te winnen en de milieu-impact van plastic afval te verminderen. De onderzoekers zijn van plan hun werk voort te zetten om het pyrolyseproces te ontwikkelen en te optimaliseren en nieuwe manieren te verkennen om de producten van pyrolyse te gebruiken om nieuwe materialen en producten te creëren.