پژوهشگران آزمایشگاه ملی Oak Ridge روشی توسعه داده‌اند که پلی‌اتیلن را در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد به سوخت‌های مشابه بنزین و گازوئیل تبدیل می‌کند.
- دمای پایین‌تر: روش جدید در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کند، در حالی که پیرولیز سنتی معمولاً به حدود ۴۵۰ تا ۵۰۰ درجه نیاز دارد.
- حدود ۶۰ درصد بنزین: آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این فرایند می‌تواند حدود ۶۰ درصد بنزین تولید کند.
- چالش اصلی رطوبت: جذب آب توسط نمک‌های مذاب مبتنی بر آلومینیوم می‌تواند پایداری سیستم را کاهش دهد و یکی از محورهای تحقیقات آینده است.
پژوهشگران آزمایشگاه ملی Oak Ridge وابسته به وزارت انرژی آمریکا، روش جدیدی برای تبدیل پلی‌اتیلن، یکی از رایج‌ترین انواع پلاستیک در جهان، به سوخت‌های مشابه بنزین و گازوئیل توسعه داده‌اند. این روش در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کند و در آزمایش‌ها توانسته است حدود ۶۰ درصد بنزین تولید کند.
پلی‌اتیلن در محصولاتی مانند کیسه‌های خرید و تخته‌های برش پلاستیکی سفید استفاده می‌شود و بخش قابل‌توجهی از آن پس از مصرف به زباله تبدیل می‌شود.
در روش جدید، پلاستیک با نمک‌های مذاب حاوی کلرید آلومینیوم ترکیب می‌شود. این نمک‌ها مانند کاتالیزور عمل می‌کنند و مولکول‌های پلاستیک را تجزیه کرده و به هیدروکربن‌های کوچک‌تر تبدیل می‌کنند.
نتایج این پژوهش در نشریه Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.
تولید بنزین از پلاستیک در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این روش، دمای پایین موردنیاز برای تولید سوخت از پلاستیک است. در آزمایش‌ها، فرایند در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام شد و حدود ۶۰ درصد محصول به بنزین تبدیل شد.
در روش‌های سنتی تولید سوخت از پلاستیک، معمولاً از فرایند پیرولیز استفاده می‌شود. در این فرایند برای شکستن مولکول‌های بزرگ پلاستیک و تبدیل آن‌ها به هیدروکربن‌های کوچک‌تر، معمولاً دمایی حدود ۴۵۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد مورد نیاز است.
پژوهشگران می‌گویند دمای پایین‌تر و نیاز کمتر به مواد می‌تواند در آینده، توسعه و مقیاس‌پذیری این فرایند را آسان‌تر کند.
ساختار پلاستیک روی نوع سوخت تولیدشده تأثیر می‌گذارد
پژوهشگران با بررسی ساختارهای مختلف پلی‌اتیلن دریافتند که ساختار اولیه پلاستیک بر نوع سوخت تولیدشده تأثیر می‌گذارد.
- زنجیره‌های پلیمری ساده‌تر، تشکیل ترکیبات مشابه بنزین را امکان‌پذیر می‌کنند.
- زنجیره‌های پیچیده‌تر، بیشتر به تشکیل سوخت‌های مشابه گازوئیل منجر می‌شوند.
- نمک‌های مذاب با اثرگذاری بر زنجیره‌های پلاستیک، آن‌ها را به مولکول‌های کوچک‌تر هیدروکربنی تقسیم می‌کنند.
دانشمندان دریافتند که واکنش میان ساختار پلیمر و نمک‌های مذاب نقش مهمی در تعیین ترکیبات نهایی حاصل از فرایند دارد.
روشی که به چند دهه پژوهش درباره نمک‌های مذاب متکی است
تحقیقات Oak Ridge درباره نمک‌های مذاب به چند دهه قبل بازمی‌گردد. این مؤسسه در دهه ۱۹۶۰ در پروژه «آزمایش راکتور نمک مذاب» بررسی کرده بود که آیا می‌توان از این ترکیبات به‌عنوان سوخت هسته‌ای و خنک‌کننده راکتور استفاده کرد یا خیر.
پژوهشگران پس از این مطالعات، استفاده از نمک‌های مذاب را در حوزه‌ای متفاوت بررسی کردند: تبدیل زباله‌های پلاستیکی به سوخت‌های قابل استفاده.
به گفته تیم پروژه، هدف این پژوهش تنها استفاده مجدد از زباله‌های پلاستیکی نیست. محققان می‌خواهند فرایند شیمیایی پایه‌ای را که در پشت این تبدیل قرار دارد بهتر درک کنند و روشی توسعه دهند که بتواند در آینده زمینه را برای کاربردهای اقتصادی جدید فراهم کند.
بزرگ‌ترین چالش؛ رطوبت
یکی از محدودیت‌های مهم این روش، رطوبت‌پذیری نمک‌های مذاب مورد استفاده در فرایند است. نمک‌های مذاب مبتنی بر آلومینیوم به‌راحتی آب را جذب می‌کنند و این ویژگی می‌تواند پایداری سیستم را کاهش دهد.
پژوهشگران قصد دارند در مطالعات بعدی، مواد متفاوتی را بررسی کنند تا جداسازی و پردازش نمک‌های مذاب آسان‌تر شود. آن‌ها همچنین روی روش‌هایی برای افزایش پایداری این نمک‌ها کار خواهند کرد.
پژوهشگران این پروژه معتقدند فراوانی زباله‌های پلاستیکی و هزینه پایین نمک‌های مبتنی بر آلومینیوم می‌تواند باعث شود این روش در آینده به راهکاری برای برخی بحران‌های صنعتی تبدیل شود.
سؤالات متداول
آیا می‌توان از پلاستیک بنزین تولید کرد؟
بله. پژوهشگران Oak Ridge روشی توسعه داده‌اند که پلی‌اتیلن را به هیدروکربن‌های کوچک‌تر و سوخت‌های مشابه بنزین و گازوئیل تبدیل می‌کند.
روش جدید تولید سوخت از پلاستیک در چه دمایی انجام می‌شود؟
این روش در آزمایش‌ها در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام شد.
چند درصد محصول نهایی به بنزین تبدیل می‌شود؟
در آزمایش‌های انجام‌شده، حدود ۶۰ درصد محصول به ترکیبات مشابه بنزین تبدیل شد.
تفاوت این روش با پیرولیز پلاستیک چیست؟
پیرولیز معمولاً برای تجزیه پلاستیک به دمای حدود ۴۵۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد نیاز دارد، در حالی که روش جدید در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه کار می‌کند.
مهم‌ترین مشکل این روش چیست؟
نمک‌های مذاب مبتنی بر آلومینیوم رطوبت را به‌راحتی جذب می‌کنند و این موضوع می‌تواند پایداری سیستم را کاهش دهد.
جمع‌بندی
تولید بنزین از پلاستیک در پژوهش جدید Oak Ridge با استفاده از نمک‌های مذاب حاوی کلرید آلومینیوم و در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد بررسی شده است. این فرایند در آزمایش‌ها حدود ۶۰ درصد بنزین تولید کرد و به دلیل دمای پایین‌تر نسبت به روش‌های متداول پیرولیز، می‌تواند زمینه‌ای برای تحقیقات بیشتر درباره تبدیل زباله‌های پلاستیکی به سوخت باشد. با این حال، جذب رطوبت توسط نمک‌های مذاب همچنان یکی از محدودیت‌های اصلی این فناوری است.
یادآوری: این فناوری هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و نتایج آزمایشگاهی آن به‌معنای آماده بودن فرایند برای استفاده صنعتی گسترده نیست.
