Новая технология IBM для преобразования переработки пластика

2019-19-07 587

По данным Агентства по охране окружающей среды США, в 2015 году производство пластмасс в США составило 34,5 млн. тонн, что составило 13,1 процента от образования твердых бытовых отходов. Полиэтилентерефталатные (ПЭТ) пластики, которые обычно используются для упаковки пищевых продуктов и одежды из полиэстера, составляют значительную часть этого числа и в 2015 году были переработаны только на 29,9 процента.

Чтобы преобразовать пластик и увеличить его переработку, IBM в Сан-Франциско разработала новую технологию под названием VolCat, каталитический химический процесс, который может превратить ПЭТ в возобновляемый ресурс благодаря сочетанию химических веществ, тепла и давления. Если не считать летучего катализатора, VolCat - это процесс химической переработки, открытый в IBM Research-Almaden, который избирательно переваривает ПЭТ, пластик, используемый в потребительских товарах, помеченных этикеткой № 1 в США.

«VolCat начинается с нагревания ПЭТ и этиленгликоля в реакторе с катализатором. После завершения деполимеризации катализатор извлекается путем дистилляции из уже нагретого реактора», - говорит Грег Брейта, старший технический специалист по науке и технике в IBM Research-Almaden в Сан-Хосе, Калифорния.

Реакционный раствор фильтруют, очищают и затем охлаждают, а твердый мономерный продукт выделяют фильтрацией. Извлеченную жидкость вместе с катализатором затем снова вводят обратно в реактор деполимеризации в энергоэффективном цикле. Мономер, получаемый в результате этого процесса, используется для производства нового ПЭТ, который затем может быть снова переработан после его использования.

Пластиковые бутылки, контейнеры и волокна на основе ПЭТ собирают, измельчают и объединяют с химическим катализатором в реакторе с температурой выше 200 градусов Цельсия. При нагревании и небольшом давлении катализатор способен избирательно переваривать только пластмассу ПЭТ, и процесс отделяет загрязняющие вещества от материала, который является отправной точкой для нового ПЭТ. Этот материал, называемый мономером, принимает форму белого порошка, который можно подавать непосредственно в полимеризационный реактор для получения нового пищевого ПЭТФ.

«Команда исследователей VolCat представляет систему, которая используется на заводах по переработке и производству полиэстера во всем мире», - говорит Брейта. «В настоящее время при полимеризации сложных полиэфиров, таких как ПЭТ, используются ингредиенты, полученные из нефти. С VolCat в будущем, переработчики могут свести к минимуму или сократить ископаемое топливо, просто подключив систему VolCat между переработчиком и полимеризационной установкой, чтобы сделать новый пластик непосредственно из старого».

По словам Брейты, цель этой технологии - сделать переработку ПЭТ более технологически и экономически целесообразной.

«VolCat может сделать переработку пластмасс более эффективной и более универсальной при обработке несортированных, грязных, смешанных пластиковых отходов, чем его предшественники», - говорит он. «В отличие от традиционной механической переработки, VolCat может ломать как цветные, так и прозрачные пластмассы, а также грязные и чистые контейнеры, производя высококачественный конечный продукт, который на 100% подлежит вторичной переработке».

Технология VolCat переходит от лабораторной фазы к пилотной.

«В настоящее время мы ведем переговоры с отраслевыми и академическими организациями о потенциальных пилотах и ​​приветствуем дополнительных членов сообщества, заинтересованных в сотрудничестве с нами для дальнейшего развития этого процесса», - говорит Брейта.

Эта технология является частью ежегодных прогнозов IBM «5 в 5», в которых подробно описываются пять инноваций, которые помогут изменить нашу жизнь в ближайшие пять лет.

По данным IBM Research, другие прогнозы, опубликованные в этом году, все из которых направлены на преобразование цепочки поставок продуктов питания, включают в себя достижения в области фермерских данных, блокчейн для предотвращения пищевых отходов, картирование микробиома для защиты от бактерий и датчиков искусственного интеллекта для обнаружения пищевых патогенов.