211service.com
Katalizatori plastmasas pārstrādei
Pārstrādes tvertnē iemesta plastmasas pudele var tikt sasmalcināta un atkārtoti izmantota džempera vai paklāja izgatavošanai, taču tā netiks pārvērsta citā ūdens pudelē. Vismaz ne līdz šim. Katalizatori, ko izstrādājuši IBM un Stenfordas pētnieki, varētu padarīt rentablu polietilēntereftalāta jeb PET plastmasas sadalīšanu to sastāvā esošajās ķīmiskajās vielās, lai tās atkārtoti izmantotu kā pudeles. Uzņēmums strādā, lai plašā mērogā pārbaudītu savu PET pārstrādes katalizatoru, lai galu galā izstrādātu to rūpnieciskai lietošanai.
Plastmasas pārstrāde: IBM Almadenas pētniecības centra zinātnieks Džeimss Hedriks izstrādā katalizatorus, kas palīdz ķīmiski pārstrādāt šo pudeļu izgatavošanai izmantoto PET plastmasu.
Lielākā daļa plastmasas dzērienu pudeļu ir izgatavotas no PET, tāpat kā viss, kam ir 1 pārstrādes zīmogs. Parasti plastmasu mazgā, mehāniski slīpē un sajauc ar neapstrādātu PET, lai izveidotu polimēru, kas nav piemērots iesaiņošanai, bet ko var izmantot sekundāru produktu, tostarp apģērbu un paklāju, ražošanai.
PET tiek izmantota mehāniskā, nevis ķīmiskā pārstrāde, jo ir pārāk dārgi sadalīt polimēru tā ķīmiskajās daļās, saka Deniss Saborins, uzņēmuma izpilddirektors. Nacionālā PET konteineru resursu asociācija , tirdzniecības organizācija. Ir divas esošās metodes ķīmiskās reakcijas veikšanai, saka Sabourin, taču tās ir ļoti energoietilpīgas un ir pamestas izmaksu dēļ. Pat ja tiek izmantoti esošie katalizatori, lai veicinātu pārstrādes reakcijas, šie procesi ir jāveic augstā temperatūrā un zem liela spiediena, un tie aizņem ilgu laiku. Ja jaunajiem katalizatoriem ir kaut neliels panākums, tas būtu liels jaunums, saka Sabourins.
IBM un Stenfordas pētnieki, kuri šodien žurnālā aprakstīja savu darbu Makromolekulas , ir izstrādājuši vairākus jaunus katalizatorus, no kuriem vienu var izmantot PET ķīmiskai pārstrādei īsā laikā 75 ºC temperatūrā. PET ir izgatavots no divām izejvielām, no kurām viena ir organiskā skābe, bet otra - etilēnglikols, kas ir salīdzinoši lēts. Katalizators darbojas etilēnglikola šķīdumā. Kad šķīdumā ievieto sagrieztas ūdens pudeles, katalizators liek plastmasā esošajai organiskajai skābei reaģēt ar etilēnglikolu šķīdumā, veidojot PET, kura kvalitāte ir tāda pati kā sākotnēji pudeles izgatavošanai.
Jaunie katalizatori ir IBM desmit gadus ilga pētniecības projekta rezultāts, lai izstrādātu labākus veidus, kā izgatavot polimērus, ko izmanto kā izolācijas slāni datoru mikroshēmās. Šos slāņus tradicionāli sagatavo, izmantojot katalizatorus, kas satur metālu. Metāla katalizatori ir ļoti aktīvi, taču pēc reakcijas tos ir grūti noņemt, atstājot nelielus piemaisījumus, kas tomēr var traucēt mikroshēmas darbību. Šie metālu piemaisījumi var arī izskaloties, kļūstot par vides piesārņotāju, kad mikroshēma tiek izmesta tās kalpošanas laika beigās. Šī katalizatora noņemšana ir dārga, tāpēc mēs sākām meklēt jaunu veidu, kā ražot polimērus, saka Džeimss Hedriks, IBM vadošais zinātnieks. Almadenas pētniecības centrs Sanhosē, Kalifornijā.
IBM pētnieki pievērsās organiskajiem katalizatoriem, kuru dizains ir līdzīgs bioloģiskajiem fermentiem.
Organiskie katalizatori tradicionāli tiek smagi kritizēti, jo tiem ir zema aktivitāte un ir nepieciešams liels to daudzums, lai veicinātu reakciju, saka Hedriks. Mēs atradām katalizatoru grupas, kas ir tikpat aktīvas kā metāliskie katalizatori, no kuriem daži ir piemēroti darbam ar šķembu izolācijas materiāliem, un daži no tiem var darboties ar PET. IBM pētnieki sadarbojās ar skaitļošanas ķīmijas grupu uzņēmumā, lai modelētu katalizatoru darbību, un ir tos eksperimentāli demonstrējuši laboratorijā.
PET pārstrādes katalizators, molekulas veids, ko sauc par karbēnu, ir iedvesmots no B1 vitamīna, saka Stenfordas ķīmijas profesors. Roberts Veidmuts . Stenfordas un IBM pētnieki uzminēja, ka līdzīga organiska maza molekula varētu labi katalizēt reakcijas, kas savieno esterus, veidojot garus polimērus.
IBM pētnieki tagad sadarbosies ar pētniekiem Karaļa Abdulaziza pilsēta zinātnes un tehnoloģijas jomā Saūda Arābijā, lai pārbaudītu PET ķīmisko pārstrādi plašākā mērogā. Mums ir jāpārbauda, vai tas, ko mēs atklājām laboratorijas stendā, var darboties lielos reaktoros, saka Veimuts. Sākotnējās pārbaudēs viņi koncentrēsies uz polimēra sadalīšanu tā sastāvdaļās. Tomēr uzņēmumam ir arī bijuši labi rezultāti, izmantojot organiskos katalizatorus PET depolimerizācijai, lai iegūtu specializētus materiālus, piemēram, augstas stiprības plastmasas izejvielas, kas ir vērtīgākas, bet ir dārgas, izmantojot citus veidus. Sāciet ar atkritumiem un atkal izveidojiet tos augstvērtīgākajos materiālos, saka Roberts Alens , IBM Almaden moderno materiālu ķīmijas vecākais menedžeris.