Учёные придумали свежий процедура по превращению пластика в бензин и дизель

Исследователи из Ок‑Риджской национальной лаборатории Министерства энергетики США разработали свежий способ превращения полиэтилена, одного из самых распространённых пластиков в мире, в жидкие углеводороды бензинового и дизельного диапазона. Метод предполагает смешивание полиэтилена с расплавленными солями, содержащими хлорид алюминия. Соли служат реакционной средой и одновременно создают каталитические центры, обеспечивающие химическое превращение. Исследователи подали патентную заявку на технологию, а результаты работы опубликовали в Journal of the American Chemical Society.

С помощью мягкой рентгеновской спектроскопии и ядерного магнитного резонанса команда установила, что трёхкоординированные центры Al3+ обладают высокой льюисовской кислотностью. Они способствуют образованию и стабилизации реакционноспособных промежуточных соединений, за счёт которым длинные цепочки полиэтилена распадаются на более короткие углеводородные молекулы.

Дополнительные эксперименты с изотопными метками и рассеянием нейтронов помогли проследить изменения полимерных цепей в ходе реакции. Теоретические расчёты указали на механизм, включающий отрыв гидрид‑иона, бета‑расщепление, изомеризацию и внутренний перенос водорода.

При переработке полиэтилена процесс избирательно образовывал разветвлённые алканы C6–C12 бензинового диапазона. В экспериментах появление бензиновой фракции составлял приблизительно 60%. Исследователи также показали, что прочные, плотно упакованные модельные соединения с большой молекулярной массой можно превращать в жидкие алканы дизельного диапазона.

Одна из наиболее примечательных особенностей метода — сравнительно низкая рабочая температура. Реакция протекала при температуре ниже 170 °C. Кроме того, процедура не требовал катализаторов из благородных металлов, внешнего источника водорода, дополнительных растворителей или добавок. Коммерчески доступные расплавленные соли с хлоридом алюминия одновременно создавали реакционную среду и активные каталитические центры.

При взаимодействии полиэтилена с алюминиевыми центрами образовывались реакционноспособные карбениевые промежуточные соединения. Эксперименты с изотопными метками позволили проследить перенос водорода, а нейтронное рассеяние и спектроскопия дали дополнительную информацию об изменениях полимера и катализатора.

Хотя система на основе алюминиевых расплавленных солей дешева и химически активна, у неё есть значимый недостаток. Эти соли гигроскопичны, то есть легко поглощают воду, что может снижать их стабильность. Теперь исследователи ищут способы сделать систему расплавленных солей более стабильной и удобной в обращении. Если метод удастся масштабировать за пределы лаборатории, он может стать ещё одним способом превращать отходы полиэтилена в полезные жидкие углеводороды вместо их утилизации.