催化剂将混合的塑料垃圾转化为天然气

现在，利用钌基催化剂，塑料垃圾可以有效地转化为甲烷。这项专利技术可以帮助缓解地球上日益严重的塑料垃圾问题，同时以比水力压裂更环保的方式生产甲烷作为燃料或化学原料。

从塑料废物流中回收化学物质和燃料并不是什么新鲜事。通过高温和催化过程分解塑料的热解和气化等过程可以回收有用的材料。然而，这些方法会产生多种产品，包括废物，并需要额外的处理和净化。

另一种被称为加氢裂化的过程，通常用于精炼石油以制造航空燃料和柴油，也可以转化塑料。这种方法使原料与氢和催化剂在较低的温度下发生反应，产生的废物更少。然而，由于缺乏比热法性能更好的高效和选择性催化剂，这种方法在塑料上的应用受到了阻碍。

现在,保罗·戴森和瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的同事们已经证明，使用钌改性沸石催化剂进行加氢裂化可以有效和选择性地将聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯转化为甲烷，这些甲烷可以直接输送到天然气网络中。此后，该团队创建了一家EPFL衍生公司，名为Plastogaz扩大技术规模。

“我们的工作真正令人印象深刻的是前所未有的甲烷选择性，这是我们在其他任何地方都没有见过的，”研究报告的合著者、现任Plastogaz首席执行官的菲利克斯·博宾克(Felix Bobbink)说。“我们研究的目标是赋予被认为是垃圾的塑料以价值，尤其是那些不容易回收的塑料。”

博宾克说，最初的想法是在研究二氧化碳间接甲烷化时产生的。研究小组观察到，循环碳酸盐中的所有碳原子都转化为甲烷，氧与氢结合生成水。Bobbink解释说:“由于碳酸盐是塑料(聚碳酸酯)的主题，我们决定与聚碳酸酯和聚酯合作，后来又与聚烯烃合作。”

为了寻找一种有效的催化剂，研究人员将目光投向了钌，因为它在加氢裂化过程中具有已知的效率。首先，他们通过在沸石支架上装载不同数量的钌纳米颗粒制成了几种催化剂。然后通过加氢裂化液态烷烃，正十二烷来测试这些催化剂，以得到相对于成本最好的催化剂，称为RuZ。

RuZ的进一步循环实验表明，在4小时后，它可以有效地将聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯转化为甲烷，收率分别为97%、95%和92%。当塑料一起转化，模拟混合塑料垃圾时，甲烷收率达到99%。

“这项工作证明了聚烯烃的化学回收对甲烷生产具有非常高的选择性，为限制聚烯烃分解复杂过程的副产物提供了一种有效的方法，”评论道翔宇杰他在英国牛津大学研究多相催化。“但是，由于这种工艺需要使用大量氢气和昂贵的钌催化剂来生产低价值的甲烷，回收和分离的成本可能很难收回。”

Bobbink解释说，“对于这一过程在经济上是否可行，没有简单的是/否的答案”。“我们目前正在研究一种集成工艺，该工艺与现有工业系统相结合，以降低与热量、原料物流、季节变化等相关的成本。”