食料品用のプラスチック製レジ袋を持続可能な燃料に変える

食料品用のプラスチック製レジ袋を持続可能な燃料に変える 化学
食料品の袋から熱分解油を製造。©Baron Boghosian

年間3億トン以上のプラスチック廃棄物が排出されています。

プラスチックのライフサイクルや廃棄物をなくすことの難しさから、深刻な環境問題となっています。

その結果、ほとんどのプラスチック廃棄物は、埋め立て地か海に捨てられています。

プラスチックの多くは分解されてマイクロプラスチックになり、これが魚などの海洋生物に取り込まれて海洋生態系に大きな影響を与えています。

AIP出版のJournal of Renewable and Sustainable Energy誌では、カリフォルニア州立ポリテクニック大学の研究者が、触媒による熱分解を利用してプラスチック廃棄物を貴重な燃料源に変えることを報告しています。

熱分解とは、酸素がない状態で炭素系物質を熱化学的に分解することです。

研究者たちは、プラスチックのリサイクルに着目し、プラスチックを他の製品にアップグレードしたり、熱を加えて蒸気に変え、それが触媒と出会って目的の燃料のような製品になることを目指しました。

この熱分解プロセスは、一次有機廃棄物を持続可能な燃料やその他の価値ある化学物質に変えます。

「この実験の革新的な部分は触媒です。この熱分解プロセスでは、比較的穏やかな温度で目的の燃料製品を得るために、1つのステップを踏むだけでよいので、触媒は非常に重要です。」と著者のMingheng Li氏は言います。

この触媒は、ニッケルとタングステンを含む水溶液にゼオライト基材を浸し、500℃のオーブンで乾燥させることで調製しました。

合成された触媒は、実験室で設計された単段式の熱分解反応器と組み合わせて使用され、360℃の設定温度で運転して、プラスチック製の食料品袋の混合物を分解しました。

今回の実験で使用されたプラスチック廃棄物の触媒プロセスは、糞尿、都市固形廃棄物、使用済みエンジンオイルなどの他の廃棄物を処理して、使用可能なエネルギー製品を作るのにも使用できます。

「この熱分解プロセスは、化石燃料への依存度を低減するための決定的なステップとなります」とLiは語る。

研究チームは、分解せずに気化させることができる化合物を分離・分析する分析化学のクロマトグラフィーの一種であるガスクロマトグラフ分析によって、熱分解生成物が標準的なディーゼル燃料と非常によく似ていることを確認しました。

今後は、触媒の表面で発生する欠けのメカニズムを解明するとともに、触媒の最適化を図っていきます。

また、様々な混合プラスチック廃棄物からのディーゼル燃料製造の最適化にも取り組んでいきます。

Published by American Institute of Physics. Michael Arnold et al, Catalytic production of diesel-like oils from plastic wastes, Journal of Renewable and Sustainable Energy (2021). DOI: 10.1063/5.0066218