Nový postup využívá odpadní plasty i oxid uhličitý pro produkci vodíku a dalších cenných látek

Metoda by podle nich mohla přispět ke snížení závislosti na fosilních zdrojích i redukci odpadu. Studii, která poskytuje nové poznatky pro vývoj procesů chemické recyklace odpadních plastů a využití oxidu uhličitého, publikovali v odborném časopisu Fuel.

S myšlenkou třístupňového procesu složeného z pyrolýzy, katalytického zušlechťování pyrolýzních par a následného suchého reformování pyrolýzního plynu přišel jeden z autorů článku Amer Inayat zhruba před rokem, kdy ji jako „proof of concept“ představil na mezinárodní katalytické konferenci EuropaCat 2023 v Praze. V následujících měsících pak spolu s kolegy v laboratoři ladil experimentální aparaturu, podmínky procesů i katalyzátory. Pro experimenty vědci využili polypropylen, klasický obalový materiál zejména v potravinářství. V budoucnu ale budou vyzkoušeny i u dalších typů plastů.

„Vytvořili jsme třístupňový systém, kdy v prvním stupni dojde k termochemickému rozkladu odpadních plastů za vzniku organických par a plynů s nízkým obsahem vodíku. Ty následně procházejí přes první katalyzátor, kde dochází ke katalytickému krakování a aromatizaci uhlovodíků. Abychom získali větší množství vodíku, rozhodli jsme se získaný plyn transformovat a ve třetím stupni provést reakci suchého reformování. Plynné produkty byly po druhém stupni odděleny, smíchány s oxidem uhličitým a vedeny přes druhý katalyzátor za účelem získání syntézního plynu. Došlo tak k upgradu pyrolýzního plynu za současné likvidace oxidu uhličitého,“ popsal postup jeden z členů autorského týmu Pavel Leštinský z IET, který je součástí Centra energetických a environmentálních technologií na VŠB-TUO.

Klíčem k úspěchu podle něj bylo právě propojení tří procesů, kterým se v laboratoři Průmyslové chemie v IET věnují déle než pět let. Díky nim probíhá reakce hladce a nedochází k deaktivaci katalyzátorů jako u jiných postupů. Na konci třístupňového procesu vědci získávají čistý syntézní plyn, který obsahuje jen vodík a oxid uhelnatý, jenž se dá v chemickém průmyslu dále využít. „Do běžně využívaných postupů jsme vložili krok, kdy nejdříve vyrobíme aromatické uhlovodíky, které odseparujeme. Čistý pyrolýzní plyn bez kapalných látek, které by způsobovaly zakoksování katalyzátoru, vedeme dál až do reformního kroku. Reakce díky tomu probíhá plynule a vyhneme se problémům s deaktivací katalyzátorů a se snížením konverze,“ doplnil Leštinský. Podle něj se povedlo výsledků dosáhnout i díky využití velké výzkumné infrastruktury ENREGAT a s podporou projektu REFRESH.

Článek navazoval na předchozí práce IET, které se věnovaly chemické recyklaci odpadních plastů či katalytické transformaci pyrolýzních par. Dlouhodobým cílem zdejších vědců je totiž využít plastový odpad pro získávání chemických látek, které poslouží buď pro výrobu jiných typů plastů, nebo jako suroviny pro chemický průmysl. Velkou výzvou jsou i stále přísnější environmentální předpisy týkající se emisí oxidu uhličitého. Proto vědci hledají nové možnosti a postupy.

Text: Martina Šaradínová
Zdroj foto: IET