全球废塑料快速增长,导致环境污染和资源浪费。目前,物理回收所得产品价值较低,而化学回收作为能够实现废塑料循环能源转化的方式备受关注。
此前,中国科学院上海高等研究院研究员王慧和高级工程师罗虎团队,提出废塑料升级利用制石脑油,经蒸汽裂解生产乙烯单体,进而构建废弃聚乙烯塑料的循环再生和闭环利用体系。在此基础上,该团队进一步设计了非贵金属Ni基催化剂,实现了真实废塑料的选择性加氢裂化制石脑油。
研究显示,废弃聚乙烯塑料经过预处理除去杂质后,以Ni-Ca/ZrO2与Beta分子筛为催化剂,在250℃、3MPa氢气条件下,石脑油收率为87%,C5-C11烷烃的选择性达98%。Ni的电子转移利于生成Niδ+物种,提高烯烃中间体的催化加氢活性,而Beta分子筛的微孔可筛选出低碳烷烃,从而高选择性地生成石脑油产物。
以废弃聚乙烯塑料的回收利用为场景,该研究通过生命周期评估和技术经济分析发现,与焚烧发电相比,废塑料制石脑油策略可减少82%的二氧化碳排放,并实现能量自给;当规模超过1万吨/年时有望实现盈利,展现出工业化应用潜力,为废塑料的升级利用提出了新的解决方案。
相关研究成果以Green Upcycling of Waste Agricultural Plastic Film under Mild Conditions为题,发表在《中国化学会会刊(英文)》(CCS Chemistry)上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。
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废弃聚乙烯塑料的绿色升级回收和循环利用
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