现在沸石应用的行业又增加了。钴基催化剂已被证明可以将混合的再生塑料(包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP))分解成丙烷,该丙烷可用作燃料,甚至可用作新塑料的原料。麻省理工学院、SLAC国家加速器实验室和国家可再生能源实验室的研究人员于10月5日在开放获取期刊JACSAu上发表了一项研究,详细介绍了负载在ZSM-5沸石上的5wt%钴如何催化常见的无溶剂氢解用塑料制成丙烷。
该研究指出,该催化剂显著减少了甲烷(CH4)的形成,该甲烷(CH4)与散装氧化钴或其他载体上的钴纳米颗粒一起出现,沸石粉提供了分散的氧化钴纳米颗粒的稳定性。随着金属负载的优化,还发现10wt%Co/ZSM-5催化低密度(LD)PE、LDPE和PP的组合以及消费后PE的氢解。该研究解释说,氢解利用H2将聚合物裂解为较短的烷烃。
塑料中的长链分子通过高度稳定的碳键结合在一起,使回收成为一项挑战。虽然目前的方法可以将这些键分解成各种分子,但挑选出特定的可用化合物需要复杂的提炼。但是通过使用钴-沸石催化剂,研究人员能够选择性地分解塑料分子并将其中超过80%转化为丙烷。
“一旦有了丙烷这种化合物,就可以减轻下游分离的负担,”麻省理工学院化学工程教授Yuriy Román-Leshkov在在麻省理工学院网站上的一篇文章中解释道。他补充说,钴-沸石方法很有前景,因为这两种材料既便宜又丰富。研究人员正在探索这种方法如何适应现有的塑料回收系统,并对包括墨水、胶水、标签和其他非塑料材料等污染物在内的废物流进行进一步测试。