改良された触媒法により廃プラスチックが洗剤の原料として利用可能に

私たちはあまりにも多くのプラスチックゴミを蓄積してしまったので、大量の非生分解性廃棄物をどうするかを考えるのは気が遠くなるほどで​​す。 そして、使い捨てプラスチックへの依存を減らそうとしている一方で、世界のプラスチックゴミの山は増え続けています。 新型コロナウイルス感染症のパンデミックのような出来事は、個人用保護具や使い捨ておよび持ち帰り用の包装材の使用を拡大するだけでした。

しかし、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究者にとって、ある人の使い捨て包装は別の人にとっては有用な原材料です。 Chem誌に掲載された論文の中で、彼らは、使い捨て包装で最も一般的なタイプのポリマーであるポリオレフィンを、基礎となる分子である貴重なアルキル芳香族に変えることができる革新的なプロセスを改良することにより、使い捨てプラスチックの価値を再考しました。界面活性剤、洗剤の有効成分、その他の有用な化学物質。

「もし私たちが化石燃料からこれらの界面活性剤を今作っているのに、皆さんも廃プラスチックから界面活性剤を作ることができれば、もう界面活性剤を作るために化石燃料を使う必要はなくなり、プラスチックに入った炭素を別の用途に使うことになります。」と同氏は述べた。化学工学教授のスザンナ・スコット氏は、UCSB の持続可能な触媒処理分野のメリチャンプ委員長を務めています。 プラスチックは、燃やしたり埋め立て地に埋めたりするのではなく（プラスチック廃棄物に対する現在の主な対応方法である）、界面活性剤を製造する従来の「汚い」プロセスを短縮し、使い捨てプラスチックの有用性をさらに高める方法で再利用されます。 。

研究者らは、プラスチックを分解しにくい材料にしている強い炭素-炭素結合を切断し、分子鎖をアルキル芳香環に再配置する触媒法をデビューさせた以前の研究を基礎にしている。 スコット氏によると、アルミナ担持白金触媒をベースにした元のプロセスは効果的ではあったものの、時間がかかり、アルキル芳香族分子の収率も低かったという。 「この論文で私たちが行ったことは、それをより良く行う方法を示すことです」と彼女は言いました。

彼らの方法の鍵は、塩素またはフッ素の添加によって元のアルミナ触媒の酸性度を高めることです。 酸性部位を追加することで、チームはプロセスの速度と選択性を高めることができました。

「ただ叫び続けるだけだ」とスコットは語った。 「これによりアルキル芳香族化合物の生成が速くなり、適切なサイズの分子を作るように調整できるようになります。」 新しい論文では、触媒における酸部位と金属部位の最適な比率を見つけることに焦点を当てたと彼女は説明した。 「彼らは協力していることが判明した。 これらには異なる役割がありますが、触媒サイクルがいつでも行き詰まらないように、両方が適切な比率で存在する必要があります。」

さらに、同社のワンポットプロセスは適度な温度で動作するため、必要なエネルギー投入量は低くなります。 この方法では当初、プラスチックをアルキル芳香族分子に変えるのに24時間かかったが、改良されたプロセスでは数時間以内に作業を完了できるようになり、適度な大きさの反応器で変換できるプラスチックの量が増加する。

スコット氏によると、さらなる改良が加えられれば、この方法は実用的な商業プロセスになる可能性があるという。 最終的な目標は、これを広く使用し、使い捨てプラスチックの回収を可能にし、回収を促進することです。 廃プラスチックを豊富な原料として使用することで、化学会社はこのプロセスから得られるアルキル芳香族分子を界面活性剤に変換し、石鹸、洗浄液、洗剤、その他の洗剤に配合することができます。

「理想的には、プラスチック問題を解決するために、十分な生産量があり、大きな需要がある廃プラスチックを目的に再利用したいと考えています」とスコット氏は説明しました。 この方法が本当に持続可能であるかどうかを判断するには、各ステップで消費されるエネルギーと排出される温室効果ガスを計算するライフサイクル評価を受ける必要があると彼女は付け加えた。 廃棄物を使用することで、原料の製造に追加の温室効果ガスの排出は確実に発生しないが、触媒プロセスを実行して目的の分子を分離するのに必要なエネルギーは、規模を拡大する前に考慮に入れる必要があるとスコット氏は述べた。 この法案が通過すれば、この方法は界面活性剤をゼロから製造する、より化石燃料を大量に消費するプロセスに取って代わられる可能性がある。