애들레이드 대학의 연구원들은 빛 구동 광촉매와 태양 에너지를 사용하여 폴리에틸렌 폐기물을 귀중한 화학 물질로 변환하는 방법을 혁신하여 지속 가능한 폐기물 관리의 길을 닦고 순환 경제에 기여했습니다.
기초 연구에 종사하는 국제 과학자 팀이 폴리에틸렌 폐기물(PE)을 원료로 사용하는 방법을 발견했습니다. 그들은 빛에 의한 광촉매라는 과정을 통해 그것을 귀중한 화학 물질로 성공적으로 전환했습니다.
애들레이드 대학교 나노기술학과장이자 화학공학부 에너지 및 촉매 재료 센터 소장인 Qiao Shizhang 교수가 이끄는 팀은 연구 결과를 Science Advances 저널에 발표했습니다.
Qiao 교수는 "우리는 원자 분산 금속 촉매를 사용하여 폴리에틸렌 폐플라스틱을 높은 선택성으로 에틸렌과 프로피온산으로 전환합니다. 우리는 산화 결합 실온 광촉매 방법을 사용하여 폐기물을 높은 선택성으로 가치 있는 제품으로 전환합니다. 액체 제품의 거의 99%가 프로피온산이므로 복잡한 제품을 분리해야 하는 문제를 완화합니다."라고 말했습니다. 화석 연료를 소비하고 온실가스를 배출하는 산업 공정 대신 재생 가능한 태양 에너지가 사용됩니다. 이 폐기물을 부자로 만드는 전략은 플라스틱 폐기물, 물, 햇빛, 반응을 촉진하기 위해 태양 에너지를 사용하는 무독성 광촉매 등 4가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 전형적인 광촉매는 표면에 팔라듐 원자를 분리한 이산화티타늄입니다."
오늘날 사용되는 대부분의 플라스틱은 폐기되어 매립지에 쌓이게 됩니다. 폴리에틸렌은 세계에서 가장 널리 사용되는 플라스틱입니다. 일일 식품 포장재, 쇼핑백, 시약병 등은 모두 PE로 만들어집니다. 폴리에틸렌은 전체 플라스틱 폐기물 중 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 대부분 매립지에서 발견되어 지구 환경과 생태계에 위협을 가하고 있습니다.
Qiao 교수는 "플라스틱 폐기물은 재활용되어 새로운 플라스틱 및 기타 상용 제품으로 가공될 수 있는 미개발 자원입니다. 폴리에틸렌 폐기물의 촉매 재활용은 아직 개발 초기 단계에 있으며 중합체의 화학적 불활성과 반응물의 분자 구조의 복잡성으로 인해 발생하는 부반응으로 인해 실제로 어려운 일입니다."라고 말했습니다.
현재 폴리에틸렌 폐기물의 화학적 재활용은 섭씨 400도를 넘는 온도에서 이루어지며, 제품 구성도 복잡하다.
에틸렌은 다양한 산업 및 일상 제품으로 추가 가공될 수 있는 중요한 화학 원료이며, 프로피온산은 방부 및 항균 특성으로 인해 수요가 높습니다.
팀의 작업 목표는 현대의 환경 및 에너지 문제를 해결하고 순환 경제에 기여하는 것입니다. 이는 추가적인 과학 연구, 폐기물 관리 및 화학물질 제조에 유용할 것입니다.
Qiao 교수는 "우리의 기초 연구는 플라스틱 오염을 줄이고 폐기물을 사용하여 귀중한 화학 물질을 생산함으로써 순환 경제를 달성할 수 있는 친환경적이고 지속 가능한 솔루션을 제공합니다. 이는 사람들이 태양 에너지 활용을 위한 고성능 광촉매를 합리적으로 설계하도록 영감을 주고 태양열 기반 폐기물 재활용 기술 개발을 촉진할 것입니다."라고 말했습니다.
/scitechdaily에서 편집됨