Nhựa có mặt ở khắp nơi trong cuộc sống của con người. Tuy nhiên, khi các vật dụng bằng nhựa đã hoàn thành sứ mệnh của mình, chỉ một lượng nhỏ trong số chúng được tái chế thành các sản phẩm mới, thường có chất lượng thấp hơn so với nguyên liệu ban đầu. Ngoài ra, việc chuyển đổi chất thải này thành các hợp chất có giá trị cao đòi hỏi nguồn năng lượng vận hành đáng kể.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu cho biết trên tạp chí ACS 'JACS Au rằng họ đã kết hợp chất xúc tác ruthenium-carbon với các điều kiện phản ứng nhẹ, năng lượng thấp hơn để chuyển đổi nhựa được sử dụng trong chai và bao bì khác thành nhiên liệu và nguyên liệu hóa học.

Việc sản xuất nhựa cứng dùng một lần cho đồ chơi, bao bì y tế tiệt trùng và hộp đựng thực phẩm và đồ uống đang gia tăng trên quy mô toàn cầu. Các polyme polyolefin, chẳng hạn như polyetylen và polypropylen, là loại nhựa phổ biến nhất được sử dụng trong các sản phẩm này vì cấu trúc phân tử của polyme - chuỗi dài, thẳng của các nguyên tử cacbon và hydro - làm cho vật liệu trở nên rất bền. Tuy nhiên, rất khó để phân hủy các liên kết carbon-carbon trong polyolefin, vì vậy các quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng sử dụng nhiệt độ cao, từ 800 đến 1400 độ F (427 đến 760 độ C) hoặc hóa chất mạnh cần thiết để phá vỡ và tái chế.

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các kim loại quý, chẳng hạn như zirconium, platinum và ruthenium, có thể xúc tác quá trình tách rời các chuỗi hydrocacbon ngắn, đơn giản và các phân tử lignin có nguồn gốc thực vật phức tạp ở nhiệt độ phản ứng vừa phải, đòi hỏi ít năng lượng hơn các kỹ thuật khác. Vì vậy, Yuriy Román-Leshkov và các đồng nghiệp muốn xem liệu các chất xúc tác làm từ kim loại sẽ có tác dụng tương tự đối với polyolefin rắn có chuỗi hydrocacbon dài, phân hủy chúng thành các hóa chất và khí tự nhiên có thể sử dụng được.
 
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp để phản ứng chuỗi hydrocacbon đơn giản với hydro khi có mặt các hạt nano kim loại quý hoặc kim loại chuyển tiếp trong điều kiện nhẹ. Trong các thí nghiệm của họ, các hạt nano ruthenium-carbon đã chuyển đổi hơn 90% hydrocacbon thành các hợp chất ngắn hơn ở 392 độ F (200 độ C). Sau đó, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp mới trên các polyolefin phức tạp hơn, bao gồm cả chai nhựa được sử dụng cho mục đích thương mại. Mặc dù không xử lý trước các mẫu như với các phương pháp sử dụng nhiều năng lượng hiện nay, chúng đã được chia nhỏ hoàn toàn thành các sản phẩm thể khí và lỏng bằng phương pháp mới này. Trái ngược với các phương pháp phân huỷ hiện tại, phản ứng này có thể được điều chỉnh để tạo ra khí tự nhiên hoặc sự kết hợp của khí tự nhiên và ankan lỏng.

Các nhà nghiên cứu cho biết việc thực hiện phương pháp có thể giúp giảm khối lượng rác thải tại các bãi chôn lấp bằng cách tái chế nhựa thành các ankan có giá trị cao, phù hợp với nhu cầu mặc dù cần có công nghệ tinh chế các sản phẩm để làm cho quá trình này khả thi về mặt kinh tế.

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210127140002.htm