5 Minuten
Nuo plastiko taršos iki anglies surinkimo
Kopenhagos universiteto chemikai sukūrė cheminio upcycling proceso metodą, kuris paverčia išmestas PET (polietileno tereftalatą) — polimerą, naudojamą buteliuose, tekstilėje ir pakuotėse — į naują CO2 sorbentą, pavadintą BAETA. Šis požiūris pritaiko žemos kokybės arba sugedusį PET, kurį sunku perdirbti, ir transformuoja jį į miltelių pavidalo medžiagą su specialiai suprojektuotu paviršiumi, gebančiu cheminiu būdu surišti anglies dioksidą. Rezultatas sprendžia dvi tarpusavyje susijusias aplinkos problemas: nuolatinę plastiko taršą ir didėjantį atmosferos CO2 kiekį.
Kopenhagos universiteto komanda praneša, kad BAETA medžiaga sugeria CO2 panašiu efektyvumu kaip jau žinomi anglies surinkimo sorbentai, tuo pat metu veikiant švelnesnėmis cheminėmis sąlygomis ir procesu, tinkamu mastelio didinimui. Vietoj to, kad PET skiltų į mikroplastikus dirvožemyje ir vandenynuose, šis metodas paverčia tokias atliekas žaliava pramoninėms anglies valdymo technologijoms.
Chemija ir mechanizmas: kaip PET virsta CO2 sorbentu
Cheminiu lygiu PET pagal masę yra turtingas anglies šaltinis ir turi struktūrinių elementų, kuriuos galima pertvarkyti į funkcinę sorbentinę medžiagą. Tyrėjai suskaido PET polimerą į mažesnes dalis ir funkcionalizuoja medžiagą etilendiaminu — aminu, gerai žinomu dėl savo stipraus prieraišumo prie CO2. Amino grupės reaguoja su CO2, formuodamos karbamatus ar gretimas rūšis, kas leidžia vykdyti cheminį surinkimą, o ne vien fizinį adsorbciją. Todėl BAETA yra chemiškai aktyvus sorbentas: ji efektyviai suriša CO2 ir, svarbu, atleidžia jį pašildyta, leidžiant sorbentui būti regeneruotam.
Sintezė, kaip pranešama, vyksta santykinai švelniomis sąlygomis, įskaitant aplinkos temperatūras pagrindiniuose transformacijos etapuose, kas sumažina energijos poreikį, palyginti su kai kuriais tirpiklius reikalaujančiais arba aukštos temperatūros procesais. Galutinis produktas yra į granulėmis spaudžiamus miltelius panaši medžiaga, kurią galima konstrukciškai pritaikyti į modulius pramoninių išmetamųjų dujų valymui ar kitiems surinkimo sprendimams.
Veikimas, patvarumas ir pramoninis integravimas
Universiteto mokslininkai praneša, kad BAETA išlaiko sugėrimo pajėgumą per daug ciklų ir toleruoja plačią temperatūrų skalę — veikdama nuo beveik kambario temperatūros iki maždaug 150 °C. Toks terminis atsparumas daro ją tinkamą diegti pramoninių kaminų ir išmetamųjų dujų srautų pabaigoje, kur dūmų dujos vis dar yra šiltos.
Kai BAETA prisotinama CO2, terminė desorbcija — kontroliuojamas pašildymas — išskiria koncentruotą CO2, skirtą saugojimui arba konvertavimui į pridėtinę vertę turinčius produktus per Power-to-X procesus. Komanda numato ankstyvą įdiegimą vietinėse pramonės anglies surinkimo sistemose, kur išmetamosios dujos būtų praleidžiamos per BAETA užpildytus modulius, kad CO2 būtų atskirtas prieš išmetant į atmosferą.
Mastelio didinimas ir ekonominė perspektyva
Procesas skirtas PET atliekoms, kurių mechaninis perdirbimas nėra ekonomiškai tikslingas — pageltęs, užterštas arba stipriai degraduotas plastikas, kuris šiuo metu kaupiasi sąvartynuose ir vandenynuose. Naudodama tokį mažos vertės žaliavos srautą, technologija galėtų suteikti ekonominį paskatinimą surinkti užterštą plastiką. Tyrėjai siekia mastelio didinimo, kad gamintų BAETA tonų apimties partijomis, ir ieško investicijų pereiti nuo laboratorinių demonstracijų prie komercinių pilotinių gamyklų. Kadangi transformacija gali vykti švelniomis sąlygomis, kelias į pramoninį mastelį yra techniškai paprastesnis, palyginti su energiją intensyvia sorbentų gamyba.
Aplinkos pasekmės ir perdirbimo suderinamumas
Šis metodas skirtas papildyti, o ne pakeisti tradicinį perdirbimą. BAETA gamyba prioritetą teikia PET srautams, netinkamiems mechaniniam perdirbimui, vengiant konkurencijos su aukštos kokybės perdirbimo srautais, skirtais maisto paskirčiai ar daugkartiniam naudojimui tinkamiems plastikams. Vandenynuose surinktą ir degraduotą PET paverčiant medžiaga, kuri šalina CO2, galima sumažinti mikroplastiko naštą jūrinių sistemų ir tuo pačiu suteikti klimato švelninimo paslaugą.
Komanda taip pat pabrėžia dvigubą naudą: valyti plastiko taršą iš natūralių aplinkų ir suteikti būdą surinkti bei koncentruoti CO2 saugojimui arba panaudojimui. Jei šis metodas būtų plačiai priimtas, jis galėtų pakeisti plastikų valymo ekonomiką, suteikdamas tiesioginę klimato vertę atgautoms atliekoms.
Ekspertų komentaras Dr. Anika Sharma, cheminė inžinierė ir anglies surinkimo specialistė, teigia: „Žemos vertės PET pavertimas chemiškai aktyviu sorbentu yra išradingas žiedinės chemijos inžinerijos pavyzdys. Svarbiausi rodikliai, kuriuos reikės stebėti plečiant technologiją, yra regeneracijai reikalinga energija, sorbento tarnavimo trukmė realiomis dūmų dujų sąlygomis ir žaliavos surinkimo kaina. Jei šie veiksniai sutaps, BAETA galėtų veiksmingai sujungti atliekų tvarkymo ir anglies surinkimo rinkas.“
Kiti žingsniai ir tyrimų prioritetai
Autoriai pabrėžia, kad artimiausias techninis darbas apima gamybos mastelio didinimą, ilgalaikio cikliavimo patvirtinimą pramoninių dujų sudėtyse (įskaitant drėgmę ir įprastus teršalus) bei BAETA modulių integraciją su esamomis išmetamųjų dujų sistemomis. Politiniai ir investiciniai sprendimai bus lemiami: diegimui reikės kapitalo pilotinėms instaliacijoms ir reguliavimo sistemų, kurios pripažintų anglies šalinimą, atliekantį naudojant perdirbtas medžiagas.
Išvados
Probleminių PET atliekų pavertimas BAETA parodo perspektyvų kelią vienu metu spręsti plastiko taršą ir anglies šalinimą. Chemija — polimerų grandinių skaidymas ir medžiagos funkcionalizavimas amininėmis grupėmis — sukuria regeneruojamą sorbentą, kuris toleruoja aukštesnes išmetamųjų dujų temperatūras ir gali būti pagamintas švelniomis sąlygomis. Jei technologija bus prasmingai išplėtota ir diegiama pramoniniuose šaltiniuose, ji galėtų užtikrinti tiek aplinkos valymą nuo degraduotų plastikų, tiek efektyvų, potencialiai mažesnės kainos CO2 surinkimo ir panaudojimo kelią, sudarydama aiškų žiedinės ekonomikos modelį dviem svarbioms pasaulinėms problemoms.
Quelle: sciencedaily
Kommentare