향상된 촉매방식으로 폐플라스틱을 세제 원료로 활용 가능

우리는 너무 많은 플라스틱 쓰레기를 축적했기 때문에 수많은 비생분해성 폐기물로 무엇을 할 수 있을지 생각하기조차 어렵습니다. 그리고 우리가 일회용 플라스틱에 대한 의존도를 줄이려고 노력하는 만큼 전 세계적으로 플라스틱 쓰레기 더미는 계속해서 늘어나고 있습니다. 코로나19 팬데믹과 같은 사건은 개인 보호 장비와 일회용 및 테이크아웃 포장의 사용을 확대하는 데 도움이 되었습니다.

그러나 UC Santa Barbara의 연구원들에게는 한 사람의 일회용 포장이 다른 사람에게는 유용한 원자재가 됩니다. Chem 저널에 게재된 논문에서 그들은 일회용 포장에 사용되는 가장 일반적인 유형의 폴리머인 폴리올레핀을 가치 있는 알킬방향족 화합물(기초가 되는 분자)로 전환할 수 있는 혁신적인 공정을 개선하여 일회용 플라스틱의 가치를 재구상했습니다. 계면활성제, 세제의 활성 성분 및 기타 유용한 화학물질.

"우리가 지금 화석 연료로 이러한 계면활성제를 만들고 폐플라스틱으로 만들 수 있다면 더 이상 화석 연료를 사용하여 계면활성제를 만들지 않고 플라스틱에 들어간 탄소를 다른 용도로 사용하게 됩니다."라고 말했습니다. 지속 가능한 촉매 처리 부문에서 UCSB의 Mellichamp 의장을 맡고 있는 화학 공학 교수 Susannah Scott. 현재 우리가 플라스틱 폐기물을 처리하는 주요 방식을 나타내는 관행인 소각하거나 매립지에 묻는 대신, 일회용 플라스틱의 유용성을 한 단계 더 높이면서 계면활성제를 만드는 기존의 "더러운" 공정을 단축하는 방식으로 플라스틱을 재활용합니다. .

연구진은 플라스틱을 분해하기 어려운 물질로 만드는 강한 탄소-탄소 결합을 끊고 분자 사슬을 알킬 방향족 고리로 재배열하는 촉매 방법을 선보인 이전 연구를 기반으로 했습니다. Scott은 백금-알루미나 촉매를 기반으로 한 원래 공정은 효과적이었지만 속도가 느리고 알킬방향족 분자의 수율도 낮았다고 말했습니다. “이 논문에서 우리가 한 일은 이를 훨씬 더 잘 수행하는 방법을 보여주는 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다.

이 방법의 핵심은 염소나 불소를 첨가하여 원래 알루미나 촉매의 산도를 높이는 것입니다. 추가된 산성 부위를 통해 팀은 공정의 속도와 선택성을 높일 수 있었습니다.

Scott은 “그냥 비명을 지르는 것뿐이에요.”라고 말했습니다. "이것은 알킬 방향족을 더 빠르게 만들고 이를 조정하여 올바른 크기의 분자를 만들 수 있습니다." 새로운 논문에서 그들은 촉매에서 금속 부위에 대한 산성 부위의 최적 비율을 찾는 데 중점을 두었다고 그녀는 설명했습니다. “그들은 함께 일하는 것으로 밝혀졌습니다. 그것들은 서로 다른 역할을 가지고 있지만 촉매 주기가 어느 시점에서든 막히지 않도록 두 가지 모두 올바른 비율로 있어야 합니다.”

또한 원포트 공정은 적당한 온도에서 작동하므로 에너지 투입량이 낮습니다. 이 방법은 원래 플라스틱을 알킬방향족 분자로 바꾸는 데 24시간이 걸렸지만, 개선된 공정은 몇 시간 안에 작업을 완료하여 합리적인 크기의 반응기에서 변환할 수 있는 플라스틱의 양을 늘릴 수 있습니다.

Scott에 따르면 추가 개선을 통해 이 방법은 실행 가능한 상업적 프로세스가 될 수 있다고 합니다. 궁극적인 목표는 이를 널리 사용하여 일회용 플라스틱의 회수를 활성화하고 장려하는 것입니다. 폐플라스틱을 매우 풍부한 원료로 사용하여 화학 회사는 이 과정에서 발생하는 알킬방향족 분자를 비누, 세척액, 클렌저 및 기타 세제로 제조되는 계면활성제로 변환할 수 있습니다.

Scott은 “이상적으로는 플라스틱 문제를 해결하기 위해 상당한 수요가 있는 충분히 큰 생산량을 가진 목적으로 폐플라스틱을 재사용하기를 원합니다.”라고 설명했습니다. 그녀는 이 방법이 정말로 지속 가능한지 확인하기 위해 각 단계에서 소비된 에너지와 배출된 온실가스를 계산하는 수명주기 평가를 거쳐야 한다고 덧붙였습니다. 폐기물을 사용하면 공급 원료를 생성하기 위해 추가 온실 가스 배출이 발생하지 않지만 촉매 공정을 실행하고 원하는 분자를 분리하는 데 필요한 에너지는 규모를 확대하기 전에 고려해야 한다고 Scott은 말했습니다. 검열을 통과하면 이 방법은 처음부터 계면활성제를 만드는 데 들어가는 화석 연료 집약적인 공정을 대체할 수 있습니다.