Учёные из Национальной лаборатории Оук-Ридж при Министерстве энергетики США разработали новый способ превращать полиэтилен — один из самых распространённых пластиков — в топлива, схожие по составу с бензином и дизельным топливом. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society. В работе приняли участие сотрудники ORNL и Университета Теннесси, в частности Лици Цю и Шэнги Дай возглавляли эксперименты; значительный вклад внесли Зэнчжэнь Ян и другие члены команды. Источник: блоки 0, 2, 8, 12, 15.

Суть метода — воздействие полиэтилена с расплавленными солями, содержащими хлорид алюминия. Эти соли выступают одновременно в роли среды реакции и катализатора, ускоряя расщепление длинных полимерных цепей на более мелкие углеводородные молекулы. Метод не требует благородных металлов, органических растворителей или внешнего водорода. История и идея метода подробно описаны в источниках исследования. Источник: блоки 1, 12, 15.

В процессе исследований учёные зафиксировали образование ионов углерода, которые реагировали с алюминиевыми сайтами и приводили к образованию более реактивных промежуточных соединений. Это позволило превратить полиэтилен в смеси топливных молекул, и результирующая тигрённая смесь оказалась близкой к бензину при приблизительно 60-процентной выходности под относительно умеренных условиях. Важные замеры проводились с помощью нейтронно-сканирующих методов и газохроматографии-масс-спектрометрии. Источник: блоки 5, 9, 26, 27.

Как отмечают участники проекта, температура процесса ниже 200 градусов Цельсия существенно выделяет этот подход на фоне ранее известных технологий переработки полиэтилена в топливо, которые требовали около 450–500 градусов. Более того, новый метод устраняет необходимость инициатора каталитических реакций и какие-либо внешние добавки, что может упростить масштабирование и потенциально поддержать энергетическую безопасность США и конкурентоспособность отрасли. Источник: блоки 13, 15, 7.

Несмотря на многообещающие результаты, у систем на основе алюминиевых расплавов есть и ограничения: материал гигроскопичен и быстро впитывает влагу, что может снижать стабильность. Учёные планируют искать способы ограничить расплавы солей, например с помощью галогенов или углеродистых материалов, чтобы облегчить их разделение и повысить устойчивость. В перспективе это может расширить набор методов получения топлива из отходов для транспорта и промышленности. Источник: блоки 39, 40, 41.

Содействие исследованиям обеспечивали DOE Office of Science и используемые объекты неразведочной инфраструктуры: аналитика газовой хроматографии, нейтронной расcновки и мягких рентгеновских спектров в ORNL и Лос-Аламосе, а также в Lawrence Berkeley National Laboratory. В работе принимали участие Томонори Саито, Майкл Келер и другие специалисты нескольких учреждений. Авторы подчёркивают, что технология по-прежнему находится на стадии лабораторных испытаний и требует дальнейших шагов для масштабирования и коммерциализации. Источник: блоки 2, 22, 31, 32, 33, 43.