Reaktor ma trzy sekcje o różnych rozmiarach porów (1 mm, 500 µm i 200 nm), co poprawia kontrolę procesu chemicznego i zapobiega problemom takim jak „koksowanie”.
- Przekształca odpady z tworzyw sztucznych w paliwo bez użycia katalizatorów.
- Technologia oparta na pirolizie kontrolowanej ciepłem.
- Wysoka wydajność: do 66% konwersji.
- Bez koksowania, bez degradacji systemu.
- Możliwość skalowania przemysłowego.
- Dostępne materiały: nawet komercyjny filc węglowy.
- Konkretne rozwiązania w obliczu kryzysu plastikowego.
Reaktor kolumny węglowej z porami hierarchicznymi.
Urządzenie do przekształcania odpadów plastikowych w paliwo
Naukowcy z Yale opracowali technologię umożliwiającą przekształcanie odpadów z tworzyw sztucznych w paliwa i użyteczne związki w procesie pirolizy bez katalizatorów, który jest bardziej wydajny i ekonomiczny niż tradycyjne metody. W obliczu rosnącego problemu gromadzenia się tworzyw sztucznych — ponad 350 milionów ton wytwarzanych rocznie na całym świecie — postęp ten stanowi realne narzędzie zmniejszenia wpływu tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu na środowisko.
Nowością jest reaktor z kolumną węglową o porach hierarchicznych, wykonany w technologii druku 3D. Jego trzystopniowa konstrukcja z coraz mniejszymi porami (od 1 milimetra do 200 nanometrów) umożliwia precyzyjną kontrolę temperatury i fragmentacji cząsteczek. Zapobiega to tworzeniu się osadów węglowych (koksowania) i zapewnia stopniowy i wydajny rozkład tworzyw sztucznych.
Piroliza bez katalizatora: czystsze i tańsze rozwiązanie
Piroliza jest uważana za obiecującą alternatywę dla przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, ale stosowanie kosztownych katalizatorów o ograniczonej żywotności utrudnia jej zastosowanie na dużą skalę. Nowe podejście eliminuje tę barierę: bez konieczności stosowania katalizatorów reaktor ten osiąga wysoką wydajność, sięgającą 66% konwersji polietylenu w cenne produkty chemiczne, głównie ciekłe węglowodory nadające się do ponownego wykorzystania jako paliwa lub prekursory chemiczne.
Ponadto konstrukcja zapobiega utracie energii i umożliwia regulację warunków termicznych wewnątrz reaktora, co ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia bardziej zrównoważonych procesów. Brak tlenu podczas pirolizy ogranicza również emisję zanieczyszczeń.
Skalowalność i rzeczywisty potencjał
Jednym z najbardziej godnych uwagi aspektów jest to, że naukowcy nie ograniczyli się do prototypu wydrukowanego w technologii 3D. Przetestowali również wersję zbudowaną z komercyjnego filcu węglowego, łatwo dostępnego na rynku. Chociaż mniej zoptymalizowana, konstrukcja ta osiągnęła wydajność powyżej 56%, co otwiera drzwi do zastosowań na większą skalę bez konieczności stosowania zaawansowanego sprzętu.
Urządzenia tego typu mogłyby zostać zintegrowane na przykład z regionalnymi zakładami recyklingu, bezpośrednio przekształcając odpady z tworzyw sztucznych w zasoby energetyczne. Umożliwiłoby to również zarządzanie tworzywami sztucznymi powstającymi w odległych środowiskach, takich jak obszary wiejskie lub nadbrzeżne, gdzie odpady mają tendencję do gromadzenia się z powodu braku infrastruktury.
Obecnie inicjatywy takie jak dyrektywa europejska w sprawie odpadów z tworzyw sztucznych (2024/955/UE) oraz promowanie Globalnego porozumienia w sprawie tworzyw sztucznych sprzyjają polityce publicznej i funduszom na technologie takie jak ta. Start-upy i centra innowacji już badają sposoby zastosowania pirolizy zdecentralizowanej w krajach takich jak Indie, Nigeria i Brazylia, gdzie gospodarka odpadami z tworzyw sztucznych jest pilnym problemem środowiskowym.
Potencjał
Postęp ten ma praktyczne i realistyczne implikacje dla łagodzenia kryzysu klimatycznego i zmniejszenia presji na ekosystemy:
- Odzysk energii z tworzyw sztucznych bez konieczności ich spalania lub eksportu.
- Redukcja emisji gazów cieplarnianych poprzez unikanie bardziej zanieczyszczających metod gospodarowania.
- Zmniejszenie ilości mikroplastiku w jego najbardziej krytycznej fazie: gdy odpady ulegają niekontrolowanemu rozdrobnieniu.
- Decentralizacja gospodarki odpadami dzięki urządzeniom dostępnym nawet dla małych społeczności.
- Zamknięcie cyklu produkcyjnego poprzez przekształcanie odpadów w surowce bez konieczności wykorzystywania surowców pierwotnych.