전기 시공간 가열을 사용하여 플라스틱 해중합

2023년 4월 27일 보고서

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작성자: Bob Yirka, Phys.org

미국의 여러 기관에 소속된 엔지니어 및 재료 과학자 팀이 전기화된 시공간 가열을 사용하여 플라스틱을 해중합하는 새로운 방법을 개발했습니다. Nature 저널에 게재된 논문에서 이 그룹은 새로운 프로세스와 그 효율성을 설명합니다. Nature는 또한 팀이 수행한 작업을 요약한 연구 브리핑을 같은 저널에 발표했습니다.

지난 몇 년 동안 플라스틱 오염은 환경과 인간을 포함한 식물과 동물의 건강 모두에 대한 주요 관심사가 되었으며 과학자들은 이를 재활용하는 방법을 모색하고 있습니다. 지금까지 개발된 기술의 대부분은 플라스틱을 해중합하기 위해 화학물질을 사용하는 것과 관련이 있습니다. 그러나 이러한 노력은 여전히 극도로 비효율적이며 수율은 10%에서 25% 사이입니다. 이 새로운 노력에서 팀은 펄스 전기를 사용하여 수율을 약 36%까지 높이는 방법을 찾았습니다.

접근 방식에는 다공성 탄소 펠트 이중층과 펄스 전기 히터가 상단에 있는 새로운 종류의 반응기를 설계하는 것이 포함되었습니다. 반응기에서 플라스틱 조각은 상부 챔버로 공급되면서 녹아서 덩어리로 하부 챔버로 흐르고, 여기서 물질은 펠트 필터를 통해 밀려납니다. 플라스틱은 온도가 상승함에 따라 분해되기 시작합니다. 플라스틱을 구성하는 분자가 작아짐에 따라 반응기에서 가스로 배출될 때까지 휘발성이 증가하여 더 많은 액체를 끌어들일 수 있습니다. 전기를 사용하여 플라스틱을 가열하면 온도가 진동할 수 있어 해중합 반응이 더 간단해집니다. 해중합을 위해 추가 가열이 필요한 부반응보다 우선합니다.

효율성을 향상시키는 것 외에도 새로운 접근 방식은 일정한 열원 대신 진동하기 때문에 에너지를 덜 사용합니다. 팀은 전력에 재생 가능한 자원을 사용함으로써 시스템을 더욱 친환경적으로 만들 수 있다고 지적합니다. 그들은 그들의 반응기가 일부 방향족 화합물과 함께 아세틸렌, 메탄 및 일부 더 큰 분자와 같은 다른 물질을 방출한다는 점에 주목합니다. 그들은 또한 반응 중에 방출되는 탄소의 양을 줄이기 위해서는 더 많은 작업이 필요하다는 점을 인정합니다.

추가 정보: Qi Dong 외, 전기화된 시공간 가열을 통한 플라스틱의 해중합, Nature(2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05845-8

Benjamin Thompson 외, 플라스틱을 녹이는 더 스마트한 방법?, Nature(2023). DOI: 10.1038/d41586-023-01348-8

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