Lab verandert moeilijk te verwerken plastic afval in master voor het opvangen van koolstof

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 Rice University-lab 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 tijdschrift American Chemical Society ACS Nano dat het verwarmen van plastic afval in aanwezigheid van kaliumacetaat deeltjes produceerde met poriën op nanometerschaal die koolstofdioxidemoleculen opsluiten.

Deze deeltjes kunnen worden gebruikt om CO . te verwijderen₂ uit rookgasstromen, meldden ze.

“Puntbronnen van CO₂ emissies zoals uitlaatpijpen van elektriciteitscentrales kunnen worden uitgerust met dit van plastic afkomstige materiaal om enorme hoeveelheden CO . te verwijderen₂ dat zou normaal gesproken de atmosfeer vullen”, zei Tour. “Het is een geweldige manier om het ene probleem, plastic afval, aan te pakken, een ander probleem aan te pakken, CO₂ uitstoot.”

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 CO kunnen vasthouden₂ op kamertemperatuur.

Bovendien, hoewel typische chemische recycling niet werkt voor polymeerafval met een laag vast koolstofgehalte om CO . te genereren₂ sorptiemiddel, 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 koolstofdioxide 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 koolstofdioxide uit aardgastoevoeren te halen, wat $ 80- $ 160 per ton kost.

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.