Hromadění plastového odpadu představuje významné riziko pro zdraví i životní prostředí. Jedním z možných řešení je rozkládat plasty na jednodušší molekuly a využívat je pro výrobu cenných chemikálií.
Různé reakční cesty pro dekonstrukci polystyrenu za použití katalyzátorů Ru s jedním atomem/nanočásticemi © Wang a kol.
Čínští vědci z Lesnické univerzity v Nankingu a z Univerzity Čching-chua vyvinuli postup, který vyrábí z obalového plastu polystyrenu toluen, cenný uhlovodík s průmyslovým využitím. Tento proces zahrnuje hydropyrolýzu, kdy se polystyrenový odpad zahřívá za přítomnosti vodíku a rozkládá na menší molekuly v plynné fázi.
Analýzy ukázaly, že by tento postup mohl snížit uhlíkovou stopu výroby toluenu o 53 % a vyrábět jej za 0,61 USD/kg, tedy za méně než současný průmyslový standard.
Nový systém využívá jediný dvoustupňový reaktor s pevným ložem. V první části reaktoru se pevný polystyren při 475 °C a tlaku 0,4 MPa pyrolýzou rozloží na plynné meziprodukty. Ty proudí do druhé části, kde při 275 °C a tlaku 0,4 MPa reagují s vodíkem za přítomnosti jednoatomového katalyzátoru s rutheniem. Při hydrogenolýze vodík štěpí chemické vazby a vzniklé molekuly selektivně přeměňuje na toluen.
Klíčem k úspěchu je úprava aktivních center ruthenia na atomární úrovni. Jednoatomové katalyzátory mohou překonat kompromis mezi výtěžkem a selektivitou. V experimentech dosáhl proces selektivity vůči toluenu přes 99 % a výtěžku 83,5 %. Emise uhlíku byly oproti současným způsobům výroby toluenu o 53 % nižší. Vědci považují tuto tandemovou katalytickou hydrogenolýzu za slibnou cestu k smysluplné recyklaci plastového odpadu a jeho přeměně na suroviny pro petrochemický průmysl.
