Ученые превращают пластиковые отходы в ценный толуол с помощью катализаторов

Исследователи из Нанкинского лесного университета и Университета Цинхуа представили новый метод переработки полистирола (PS) — пластика, широко используемого для упаковки продуктов. Технология позволяет превращать отходы в ценный углеводород толуол.

Схемы производства толуола из нефти и отходов полистирола. Автор: Wang et al.

Предложенная стратегия, описанная в журнале Nature Nanotechnology, включает нагрев отходов полистирола в атмосфере водорода с последующим расщеплением на более мелкие молекулы — процесс, известный как гидропиролиз. Ключевую роль играют одноатомные катализаторы на основе рутения (Ru).

Автор: Wang et al.

Процесс проходит в двухступенчатом реакторе. Сначала твердый полистирол нагревают до 475°C, превращая в парообразные промежуточные продукты. Затем эти пары поступают во вторую часть реактора, где при 275°C в присутствии катализатора и водорода происходит гидрогенолиз с образованием толуола.

В ходе экспериментов метод показал селективность по толуолу более 99% и выход продукта 83,5%. Анализ жизненного цикла показал, что новый процесс сокращает углеродный след производства толуола на 53%. Расчетная стоимость производства составляет около 0,61 доллара за килограмм (~49 рублей), что ниже текущих отраслевых показателей.

«Мы обнаружили, что настройка активных центров рутения на атомном уровне позволяет контролировать селективность продукта и сохранять высокую реакционную способность при конверсии полистирола», — пояснил соавтор работы доктор Цзэдун Чжан.

В будущем исследователи планируют усовершенствовать реактор для непрерывной подачи сырья и переработки большего объема пластика, а также адаптировать метод для получения других химикатов или топлива.