リサイクル困難なプラスチックごみを分解し、ジェット燃料などに使用できる分子に変換する新手法

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ビニール袋、ペットボトルやボトルのキャップ、商品パッケージなどの使い捨てプラスチックごみを、ジェット燃料、ディーゼル燃料、潤滑油用にすぐに使用できる分子に直接変換する方法が開発された。この研究は米デラウェア大学によるもので、2021年4月21日付で『Science Advances』に掲載された。

米国では、プラスチックごみのうちリサイクルされるのは9%未満にすぎない。75%以上が埋め立て処分され、最大で16%が焼却されており、焼却処理過程で有毒ガスが大気中に放出される。これは環境への大きな脅威となっている。中でも、ポリオレフィンは現在製造されているプラスチックのうち60~70%を占めており、しかも最もリサイクルするのが難しいプラスチックだ。

今回の研究は、このポリオレフィンを迅速に分解することに焦点を当てたもので、新しい触媒と独自のプロセスを用いる。

新手法では、水素化分解と呼ばれるプロセスで、細かく刻んだプラスチックボトルなどの出発物質をより小さな炭素分子に分解し、材料を安定化するために両端に水素分子を追加した。接触分解は新しい技術ではないが、今回の手法ではプラスチックを分解するだけでなく、材料を枝分かれ分子に変換して、最終製品に直接的に変換できるようにすることが特徴だ。具体的には、ジェット燃料、ディーゼル燃料、潤滑油といった高価値の用途にすぐに使えるものにする。

触媒には、ゼオライトと混合金属酸化物を組み合わせたハイブリッド材料を用いる。ゼオライトは、枝分かれ分子の生成に優れた特性を持っていることが知られている。一方、混合金属酸化物は、大きな分子を過度に分解することなく適切な量だけ分解できることで知られている。ゼオライトと混合金属酸化物の両方を触媒として使うことで、プラスチックを残さず溶かすことができる。研究チームが開発した触媒材料は一般的に使用されている物であるため、安価で豊富であることは利点となる。

さらに、このプロセスは、他の技術と比較して必要なエネルギーが約50%少なく、大気中に二酸化炭素を排出しない。また、約250℃という低温で、わずか数時間で完了する。さらに重要なのは、この手法ではさまざまなプラスチックを処理できるうえに、異なる種類のプラスチックが混ざっていても処理可能であるという点だ。リサイクル可能な物の管理方法を考えると、これも利点だ。

このように、プラスチックごみを燃料へと化学的に変換する新手法は、環境的に利益をもたらし、循環型経済を推進するうえで強力な役割を果たすことができる。ただし、この手法は現在使用されている技術よりも優れているが、産業界で使えるようにするにはさらに多くの研究が必要だという。研究者らは、この新触媒と独自プロセスに関する特許を仮出願済みだ。

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