产需与技术探讨

【倍特专栏】新工艺可以让聚乙烯PE变身成聚丙烯PP材料新鲜不?

2022-10-19 20:40:47 小编汇总 308

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   真没想到,回收的聚乙烯PE竟然可以变身成聚丙烯PP?新鲜不?陶氏公司合作的新突破意义非凡,真的是太棒了。

   近期,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和加州大学圣巴巴拉分校的研究人员与陶氏公司合作开发了一种化学回收的突破性工艺,将最广泛生产的塑料聚乙烯(PE)转化为第二大生产的塑料聚丙烯(PP)。该过程可以减少温室气体排放(GHG)。“世界需要更多更好的选择来从废塑料中提取能量和分子价值。”相关研究论文的主要共同作者之一、加州大学圣巴巴拉分校可持续催化加工的特约教授兼Mellichamp主席Susannah Scott说,“将聚乙烯转化为丙烯,然后用它来制造一种新的聚合物,这就是我们开始构建塑料循环经济的方式。传统的塑料回收方法只会产生低价值的塑料分子,这几乎没有办法激励人们去回收过去几十年来积累的大量塑料废弃物。

  流程可扩展,以满足当前的行业需求;伊利诺伊大学化学和生物分子工程教授Damien Guironnet说:“我们首先对这种方法进行概念化,并首先通过理论建模证明了它的前景——现在我们已经证明它可以通过一种可扩展的,并且可能适用于当前需求的方式进行实验。”Damien Guironnet也是本次相关论文的主要共同作者之一。2020年,他与伊利诺伊州教授Baron Peters共同发表了第一项研究,概述了必要的催化反应。发表在《美国化学学会杂志》上的一项新研究宣布了一系列耦合催化反应,这些反应转化了 PE,如高密度聚乙烯 HDPE和低密度聚乙烯 LDPE,形成丙烯。这项研究为将选择性超过95%PE塑料升级再造为丙烯建立了概念验证。研究人员已经建造了一个反应器,可以产生连续的丙烯流,同时利用现有技术可以轻松地将其转化为PP,从而使这一发现具有可扩展性和快速实施性。“我们的初步分析表明,只要通过这条路线回收和转化全球20%PE,就可能减少相当于300万辆汽车上路的温室气体排放。”参与该项目的研究生Garrett Strong说。其目标是将每一个很长的PE分子切多次得到许多小块,这些小块就是丙烯分子。首先,催化剂从聚乙烯中去除氢,在链上形成一个反应位置。接下来,用第二种催化剂在这个位置将链一分为二,用乙烯盖住末端。最后,第三种催化剂沿着PE链移动反应位点,从而可以重复这个过程。最后,剩下的就是丙烯分子。

  Guironnet解释说:“想象一下把法棍切成两半,然后从每半面包的末端切出精确大小的部分——切的速度控制着每片面包的大小。”“现在我们已经建立了概念验证,我们可以通过设计更快,更高效的催化剂来开始提高过程的效率,从而可以扩大规模,”Scott说。“由于我们的最终产品已经与当前的工业分离流程兼容,因此更好的催化剂将使这一突破成为可能。这篇论文与不久前发表在《科学》杂志上的一篇论文高度互补。两组都使用了原始塑料和类似的化学物质。然而,Science团队在一个封闭的间歇式反应器中使用了不同的过程,需要更高的压力——这是能源密集型的——并且需要回收更多的乙烯。“我们如果要对每年产生的超过1亿吨塑料废弃物的很大部分进行升级回收,就需要高度可扩展的解决方案,”Guironnet说,“我们的团队演示了我们开发的高选择性、连续生产丙烯的流动反应器中的化学反应。这是解决我们面临的大量问题的关键进展。陶氏公司的研究人员也参与了这项工作。“陶氏公司通过设计循环、为循环材料建立新的商业模式、不断的合作,来终止塑料废弃物,并在推动循环经济方面发挥主导作用。”陶氏高级科学家兼合著者Ivan Konstantinov说,“作为该项目的资助方,我们致力于寻找消除塑料废弃物的新方法,并受到这种方法的鼓舞。 

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