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Vom Kunststoff zum Düsentreibstoff: Ein neuartiger Recyclingansatz

Vom Kunststoff zum Düsentreibstoff: Ein neuartiger Recyclingansatz

Ingenieure der Washington State University (WSU) haben einen neuen Weg gefunden, alte Kunststoffe zu verwendbaren Jet-Fuel-Kohlenwasserstoffen zu recyceln. Die Forscher haben ein mikrowellenunterstütztes katalytisches Verfahren eingesetzt, bei dem das Kohlenstoffgerüst von Polymeren im Jet-Fuel-Bereich in Alkane zerlegt wird.

In einer Welt, in der die Abhängigkeit von Kraftstoff zunimmt und unsere Abfallproduktion zunimmt, ist eine effiziente Lösung, bei der Abfall in ein verwendbares Material umgewandelt werden kann, ein wertvolles Gut. Da der Bedarf an Düsentreibstoffen bald steigen wird, hat diese Forschung einen potenziellen neuen Weg für die spezifische Alkanproduktion eröffnet.

[Mit freundlicher Genehmigung von Pixabay]

Die Forscher verwendeten einen aktivierten Zeolithen, um die Reaktion zu katalysieren. Zeolithe sind Alumosilikat-Mikropo
rous Materialien. Zeolithe können sowohl natürlich als auch synthetisch vorkommen. Synthetische Zeolithe haben im Allgemeinen bessere Trenneigenschaften als ihre natürlichen Gegenstücke. Zeolithe sind ein fantastisches Material für die Trennung von Materialien, da die Poren mit einer definierten Größe und Ladung synthetisiert werden können. Die Poren sind ebenfalls abstimmbar. Die Größe wird durch die Anzahl der Einheiten im Gitter um die Pore bestimmt. Die Ladung kann auch eingestellt werden, indem das Verhältnis von Silizium zu Aluminium um die Pore herum angepasst wird.

Zeolite Socony Mobile (ZSM) ist die am häufigsten hergestellte Klasse von synthetischem Zeolith. ZSM-5 ist heute der in der Industrie am häufigsten verwendete Zeolith. Die ZSM-5-Einheitszelle besteht aus acht fünfgliedrigen Ringen. Dies ist als Pentasil-Einheit bekannt. Jeder Pentasilring besteht aus 10 Silizium- und Aluminiumatomen, die durch Sauerstoffspezies verbrückt sind. Die Poren dienen als ideale Kanäle für die Trennung von verzweigten und unverzweigten Alkanen. Bei Kraftstoffen kann durch Verzweigung die Oktanzahl gesenkt werden, wodurch der Kraftstoff weniger effektiv wird. Die größenselektiven Poren filtern die verzweigten Alkane heraus, um reine brennstoffbereite Alkane zu hinterlassen.

Die Forscher haben ein zweistufiges Verfahren entwickelt, um das Kohlenwasserstoffprodukt selektiv zu isolieren. Das erste Verfahren ist der katalytische Mikrowellenabbau. Polyethylenpellets niedriger Dichte wurden in einen Quarzkolben gegeben und in einen Mikrowellenofen überführt. Die Reaktion wurde 20 Minuten bei 350 ° C durchgeführt, bis das gesamte Polymermaterial verdampft war. Das verdampfte Polymergas wurde dann bei 375 ° C über einen Festbettreaktor geleitet, der ZSM-5 enthielt.

Die zweite Stufe verwendete einen Nickel-katalysierten Hydrierungsschritt, um die ungesättigten Kohlenwasserstoffe abzubauen. Die Kohlenwasserstoffe wurden mit n-Heptan gemischt und mit dem Katalysator bei 200 ° C in einen verschlossenen Reaktor gegeben.

Die Forscher fanden heraus, dass unterschiedliche Massenverhältnisse von Katalysator zu Beschickung des Katalysators Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten erzeugten. Ein Verhältnis von 0,1 ergab eine Ausbeute von 66,18%. Nach der zweiten Stufe wurden als Treibstoffe JP-5 hergestellt, ein Düsentreibstoff in Marinequalität. Ein Verhältnis von 0,2 ergab eine Masse von 56,32%. Dieses Verhältnis erzeugte RJ-5- und JP-10-Kraftstoffe, die Militärdüsentreibstoffe mit hoher Dichte sind.

Obwohl diese Methoden noch in den Kinderschuhen stecken, ist das Potenzial für eine Kommerzialisierung enorm. Die Forscher sind zuversichtlich, dass ihre Methode einen „neuartigen und praktikablen Weg für Raffinerien zur Herstellung verschiedener Typen von Düsentreibstoffen“ bieten wird.

Abgesehen von der Kraftstoffproduktion sind alle neuen Methoden zur Beseitigung von Abfällen aus unserem Leben ein lohnendes Unterfangen.

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