Ricicliamo le tue stampe 3D in carburante per jet
Potrebbe esserci un percorso per risolvere il dilemma delle stampe 3D indesiderate.
Ogni operatore di stampante 3D sa abbastanza bene che ci sarà un accumulo di stampe 3D vaganti. Questi saranno prototipi abbandonati, stampe fallite, scarti di strutture di supporto e solo oggetti non più necessari.
Alcuni operatori li buttano fuori, mentre altri li raccolgono con vaghe nozioni di “trattarli dopo”. Alcuni credono che queste stampe 3D possano essere riciclate. Dopotutto, non abbiamo pagato bene per i materiali prima della stampa 3D? Non c’è ancora valore lì?
La verità è che il riciclaggio delle stampe 3D è un’attività incostante. Per ottenere stampe 3D prevedibili, affidabili e di qualità è necessario fornire materiale di input coerente e noto. La coerenza è necessaria per garantire che le velocità e gli avanzamenti del lavoro di stampa siano efficaci. La capacità di conoscere l’esatta natura del materiale in ingresso consente all’operatore di selezionare correttamente il profilo di stampa corretto.
Tuttavia, la tua pila di stampe 3D di scarto di solito non è del genere. Solitamente sarà composto da un’ampia varietà di materiali provenienti da fonti diverse, con colori e additivi diversi. Non esiste praticamente alcun modo efficace per riciclare questo materiale.
In effetti, quasi tutte le iniziative di riciclo della stampa 3D partono da una fonte nota di materiale: un’utilità civica che raccoglie un tipo specifico di rifiuti di plastica o un programma in cui i materiali vengono raccolti dai partecipanti. Ad esempio, “ti pagheremo per ritirare le bottiglie di Pepsi da 2 litri — solo!”
Ancora peggio, il PLA, il materiale di stampa 3D desktop più comunemente usato, si è dimostrato poco pratico da riciclare. Per questo motivo, ho spesso pensato che la maggior parte degli operatori di stampanti 3D desktop dovrebbe passare a PETG, poiché è un materiale più facile da gestire.
Per andare d’accordo con il pensiero PETG, c’è ora un’altra possibile ragione per utilizzare questo materiale sempre più popolare: il riciclaggio.
I ricercatori hanno sviluppato un approccio in grado di trasformare il materiale in polietilene (ad es. PET o PETG) in carburante per aviogetti utilizzabile.
Apparentemente il processo prevede l’utilizzo del raro metallo rutenio ed esano per decomporre il polietilene in ingredienti che possono essere trasformati non solo in carburante per aerei, ma anche in lubrificanti.
Il nuovo processo è efficiente al 90%, il che significa che il 90% del polietilene in ingresso viene trasformato in carburante.
Trasformare il polietilene in carburante non è un processo nuovo, come può farlo il processo di pirolisi. Tuttavia, la pirolisi richiede un calore molto elevato, fino a 220°C, per farlo. Il nuovo processo richiede molto meno calore.
Questo è importante, perché il calore utilizzato frequentemente nella pirolisi è ottenuto da fonti di combustibili fossili. Se quell’energia può essere ridotta al minimo con il nuovo processo, allora la trasformazione può essere più ecologica.
Questa è, tuttavia, solo una dimostrazione di un nuovo processo e non è affatto una funzione commercialmente accessibile. Poiché la tecnologia è stata dimostrata, ora spetta agli imprenditori sfruttarla per creare sistemi in grado di raccogliere i rifiuti di PET, comprese le stampe 3D, e fare un uso pratico del materiale.
Gli scienziati hanno trovato un nuovo modo per convertire la plastica più popolare al mondo, il polietilene, in carburante per aerei e altri prodotti di idrocarburi liquidi, introducendo un nuovo processo che è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai metodi esistenti e richiede circa un’ora per essere completato.
In uno studio pubblicato lunedì su Chem Catalysis , i ricercatori hanno delineato il processo, che combinava il metallo di transizione rutenio, utilizzato qui come parte di un catalizzatore, con il solvente esano comunemente usato per abbattere il polietilene, il polimero più comunemente prodotto, utilizzato principalmente negli imballaggi e contenitori di plastica, come le bottiglie, in ingredienti per il carburante degli aerei.
Il processo si è dimostrato altamente efficiente, convertendo fino al 90% della plastica in combustibile liquido e lubrificanti. “Siamo piuttosto entusiasti che possa produrre un ampio spettro di prodotti”, ha affermato Hongfei Lin, professore associato presso la Washington State University, a Pullman, e autore corrispondente dello studio, in un’intervista con The Academic Times .
“Abbiamo trovato una sinergia tra il solvente e il catalizzatore che crea una combinazione molto bella che ha molte manopole di controllo in modo da poter regolare le condizioni di reazione e ottimizzare l’intero processo”, ha detto. “Ad esempio, se vuoi massimizzare il rendimento di produzione del carburante per aviogetti, possiamo farlo. E se il mercato ha una maggiore domanda di carburante diesel, possiamo anche farlo e [possiamo] trasformarlo] in lubrificanti anche.”
Con l’inquinamento da plastica che ora costituisce una delle crisi ambientali più urgenti del mondo, i ricercatori di tutto il pianeta stanno sviluppando strategie innovative per deviare i prodotti di plastica dalle discariche e dagli oceani o convertirli in materiali più biodegradabili. Il modo standard per riciclare chimicamente la plastica è un processo noto come pirolisi, ovvero l’utilizzo di temperature elevate per scomporre il materiale e convertirlo in carburante o nuovi prodotti di plastica. Questo metodo è stato utilizzato per decenni ed è stato sempre più studiato come tecnologia scalabile da alcune delle più grandi aziende chimiche del mondo, secondo gli autori dello studio.
La pirolisi potrebbe anche convertire i rifiuti di plastica in carburante entro un’ora, dato abbastanza calore, ha detto Lin, ma la pirolisi richiede generalmente temperature superiori a 400 gradi Celsius, rispetto a un intervallo da 200 a 220 gradi Celsius per il nuovo sistema che lui e il suo team hanno sviluppato. “Abbiamo quasi dimezzato la temperatura”, ha detto. “La temperatura più bassa implica che avremmo immesso meno energia esterna in questo sistema di conversione, e ciò significa che potremmo avere una migliore efficienza energetica … Per ottenere una cinetica più veloce a una temperatura molto più bassa, questo è un problema di ingegneria chimica molto impegnativo”.
I ricercatori sono rimasti sorpresi dalla velocità e dall’efficienza del nuovo processo, Lin ha affermato: “Questo è qualcosa di inaspettato. Abbiamo esaminato la letteratura e molte persone hanno riferito di aver avuto un processo simile ma di aver dovuto impiegare quasi 24 ore per ottenere risultati significativi. conversioni di prodotti simili, anche a temperature più elevate.”
Trasformare i rifiuti di plastica in carburante non è un concetto nuovo. Ad esempio, i ricercatori della Purdue University hanno ideato un metodo per convertire il polipropilene plastico comunemente usato in olio. E Lin ha una comprovata esperienza nello sviluppo di modi innovativi per produrre carburante per aerei; in un documento precedente , lui ei suoi colleghi hanno dimostrato che il carburante per aerei potrebbe essere sintetizzato dai terpenoidi, una classe di sostanze chimiche organiche presenti nella menta, pino, gumweed, eucalipto e altre piante.
Ma il nuovo approccio è particolarmente promettente non solo per la velocità del processo e la bassa temperatura, ma anche perché i meccanismi coinvolti potrebbero essere applicati a diversi tipi di plastica. “I principi di base possono essere utilizzati per espandere la ricerca per altri tipi di polimeri, non solo il polietilene”, ha detto Lin.
Una domanda di brevetto per il nuovo processo di conversione dei rifiuti di plastica in carburante per aerei è in attesa presso l’Ufficio brevetti e marchi degli Stati Uniti, secondo Rabindra Nanda, con l’Ufficio di commercializzazione presso la Washington State University. Oltre a garantire l’approvazione per quel brevetto, c’è anche la questione di ampliare la tecnologia e superare la logistica dell’introduzione negli impianti di produzione e riciclaggio, ha affermato Lin.
“Non è compito di un ingegnere chimico, come connettersi efficacemente con quei rifiuti di plastica e trasportarli agli impianti di lavorazione”, ha aggiunto. “Il problema più grande con il riciclaggio chimico della plastica, soprattutto negli Stati Uniti, è che non abbiamo un sistema di connessione molto efficiente. Abbiamo bidoni della spazzatura nelle [aree] residenziali e i materiali riciclabili sono mescolati con ogni sorta di altra roba. ”
Il team di ricerca di Lin sta sviluppando un altro processo catalitico che scompone i polimeri all’interno dei rifiuti plastici misti, il che potrebbe aiutare a ridurre l’enorme costo dello smistamento dei riciclabili. “Vogliamo sviluppare un processo catalitico sequenziale che possa gestire le plastiche mescolate, quindi non abbiamo bisogno di separare fisicamente quelle plastiche; possiamo entrare a livello molecolare e abbattere quei polimeri”, ha detto. “Abbiamo alcuni dati importanti che mostrano che questo processo di conversione sequenziale è fattibile”.
Lo studio, “Decostruzione del polietilene ad alta densità in combustibili e lubrificanti idrocarburici liquidi mediante idrogenolisi su catalizzatore Ru”,
