Американские химики переработали полиэтилен высокой плотности в реактивное топливо с помощью реакции гидрогенолиза на рутениевом катализаторе. Реакция прошла в мягких условиях с высоким выходом за один час. В статье, опубликованной в журнале Chem Catalysis, ученые рассказали, что в предыдущей работе похожим способом удалось превратить полиэтилен в топливо за 16 часов.

Полиэтилен — самый популярный пластик во всем мире и вопрос его переработки стоит остро. Молекулы полиэтилена представляют собой длинные углеводородные цепочки —(CH₂—CH₂)n—, а топливо и смазочные материалы — смесь углеводородов, молекулы которых, в свою очередь, состоят из 7–22 атомов углерода. Поэтому создав способ эффективно деполимеризовать полиэтилен, химики получат возможность перерабатывать его в топливо.

Однако высокое потребление энергии делает переработку полимера сложной задачей. Например, для каталитического пиролиза полиэтилена нужна температура более 300 градусов по Цельсию, что экономически нецелесообразно. Также помимо линейных алканов, при пиролизе образуются ароматические углеводороды, легко превращающиеся в кокс, который может вызвать дезактивацию катализатора. Следовательно, необходима разработка каталитических процессов, которые могли бы превращать полиэтилен в топливо в более мягких условиях реакции.

В прошлом году химики из США разработали метод превращения полиэтилена путем его гидрогенолиза (расщепления связи С–С под действием водорода) в дизельное топливо и мазут с применением мезопористого катализатора с ядром из платины и оболочки из оксида кремния. Растворитель в этой реакции не использовался.

Хотя методы без применения растворителей обеспечивают высокий выход продуктов, но кинетические характеристики по-прежнему остаются проблемой, поскольку для проведения реакции требуется более суток. К тому же для проведения этой реакции потребовалась высокая температура — около 300 градусов по Цельсию.

Процесс деполимеризации полиэтилена можно ускорить, используя растворитель, в котором реакция будет протекать быстрее за счет увеличения скорости массообмена и теплопередачи. Ранее химики из Шанхая предложили способ, основанный на комбинации трех реакций углеводородов — дегидрировании, метатезисе и гидрировании. Реакции гидрирования и дегидрирования идут на иридиевых комплексных катализаторах, а в метатезисе используется оксид рения, нанесенный на окись алюминия. В экспериментах, поставленных в работе, химики смешивали в лабораторном реакторе оба катализатора с полиэтиленом и растворителем н-октаном. Температуру реакции удалось понизить до 175 градусов по Цельсию, но ее проведение заняло 3 дня.

Теперь химики из Университета штата Вашингтон под руководством Чучуа Цзя (Chuhua Jia) разработали метод эффективного превращения полиэтилена высокой плотности в углеводороды, пригодные для авиационного топлива, с использованием растворителя в мягких условиях с высокой скоростью реакции.