science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Lab maakt van moeilijk te verwerken plastic afval een meester voor het opvangen van koolstof

Poriën in dit deeltje op micronschaal, het resultaat van pyrolyse in aanwezigheid van kaliumacetaat, zijn in staat om kooldioxide uit rookgasstromen af ​​te scheiden. Krediet:Tour Group, Rice University

Er is nog iets wat je met die berg gebruikt plastic kunt doen:het overtollige koolstofdioxide laten opnemen.

Wat een win-winsituatie lijkt voor een paar dringende milieuproblemen, beschrijft de nieuw ontdekte chemische techniek van een laboratorium van de Rice University om afvalplastic om te zetten in een effectieve koolstofdioxide (CO2 ) sorptiemiddel voor de industrie.

Rijstchemicus James Tour en co-hoofdauteurs Rice-alumnus Wala Algozeeb, afgestudeerde student Paul Savas en postdoctoraal onderzoeker Zhe Yuan rapporteerden in het American Chemical Society-tijdschrift ACS Nano dat het verwarmen van plastic afval in aanwezigheid van kaliumacetaat deeltjes produceerde met poriën op nanometerschaal die koolstofdioxidemoleculen vasthouden.

Deze deeltjes kunnen worden gebruikt om CO2 . te verwijderen uit rookgasstromen, meldden ze.

"Puntbronnen van CO2 emissies zoals uitlaatpijpen van elektriciteitscentrales kunnen worden uitgerust met dit van plastic afgeleide materiaal om enorme hoeveelheden CO2 te verwijderen dat zou normaal gesproken de atmosfeer vullen," zei Tour. "Het is een geweldige manier om het ene probleem, plastic afval, een ander probleem aan te pakken, CO2 emissies."

Een huidig ​​proces om plastic te pyrolyseren, bekend als chemische recycling, produceert oliën, gassen en wassen, maar het koolstofbijproduct is bijna nutteloos, zei hij. Het pyrolyseren van plastic in aanwezigheid van kaliumacetaat produceert echter poreuze deeltjes die tot 18% van hun eigen gewicht aan CO2 kunnen vasthouden. bij kamertemperatuur.

Afgestudeerd student Paul Savas voert ruw plastic in een breker om het voor te bereiden op pyrolyse of verhitting in een inerte atmosfeer. Krediet:Jeff Fitlow, Rice University

Bovendien, hoewel typische chemische recycling niet werkt voor polymeerafval met een laag vast koolstofgehalte om CO2 te genereren sorptiemiddelen, waaronder polypropyleen en polyethyleen met hoge en lage dichtheid, de hoofdbestanddelen van gemeentelijk afval, die kunststoffen werken vooral goed voor het opvangen van CO2 wanneer behandeld met kaliumacetaat.

Het laboratorium schat dat de kosten van het afvangen van kooldioxide uit een puntbron zoals rookgas na verbranding $21 per ton zouden zijn, veel minder duur dan het energie-intensieve, op amines gebaseerde proces dat algemeen wordt gebruikt om kooldioxide uit aardgastoevoeren te halen, wat $80-$160 per ton kost.

Een plastic kan is voer voor een materiaal dat is ontwikkeld aan de Rice University en dat afvalplastic omzet in een materiaal dat koolstofdioxide absorbeert. Het laboratorium richt zich op rookgassen die nu een veel complexer proces vereisen om koolstofdioxide op te vangen. Krediet:Jeff Fitlow/Rice University

Net als op amine gebaseerde materialen kan het sorptiemiddel worden hergebruikt. Door het te verwarmen tot ongeveer 75 graden Celsius (167 graden Fahrenheit) komt vastgehouden koolstofdioxide vrij uit de poriën, waardoor ongeveer 90% van de bindingsplaatsen van het materiaal wordt geregenereerd.

Omdat hij draait op 75 graden Celsius, zijn polyvinylchloride-vaten voldoende om de dure metalen vaten te vervangen die normaal nodig zijn. De onderzoekers merkten op dat het sorptiemiddel naar verwachting een langere levensduur heeft dan vloeibare aminen, waardoor de uitvaltijd als gevolg van corrosie en slibvorming wordt verkort.

Om het materiaal te maken, wordt afvalplastic omgezet in poeder, gemengd met kaliumacetaat en 45 minuten verwarmd op 600 C (1112 F) om de poriën te optimaliseren, waarvan de meeste ongeveer 0,7 nanometer breed zijn. Hogere temperaturen leidden tot bredere poriën. Het proces produceert ook een wasbijproduct dat kan worden gerecycled in wasmiddelen of smeermiddelen, aldus de onderzoekers. + Verder verkennen

Flash-grafeen rockt strategie voor plastic afval