게시 및 게시 날짜 : 2021/11/08

바카라 커뮤니티 병을 실온 원료로 변환하기위한 개발 방법

-CAT 기반 화학적 재활용 기술 자원 재활용 사회 홍보

포인트

  • 실온에서 애완 동물 수지를 원료로 효율적으로 변환하기위한 촉매 기술 개발
  • 원료를 만들기 위해 노력함으로써 원료의 온도는 기존의 200 ° C 이상에서 실온에서 실온에서 감소했습니다
  • 바카라 커뮤니티 병의 재활용 비용을 줄이려는 희망

요약

기술 연구원 Tanaka Shinji, 실리콘 화학 팀, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST") 및 연구팀의 책임자 인 Nakajima Yumiko가 바카라 커뮤니티 병에 사용되었으며 버려졌습니다애완 동물 수지이전보다 훨씬 낮은 온도에서 분해되는 원료Dimethyl Terephthalate를 복구하는 촉매 기술을 개발했습니다 높은 수율과 순도로

이 기술은입니다디메틸 탄산염알칼리성 분해 방법8584_8766녹색 화학잡지에 게시

요약 다이어그램

이 기술을 사용하는 플라스틱 병의 효율적인 재활용 방법에 대한 개요


개발의 사회적 배경

플라스틱 폐기물로 인한 환경 오염 문제는 최근에 주목을 받고 있습니다 따라서 사회에 사용되는 플라스틱 제품을 효율적으로 재활용하기 위해 기본 기술을 개발 해야하는 긴급한 필요성이 있습니다 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (바카라 커뮤니티) 수지는 현대 사회에서 음식 병과 섬유로 필수 플라스틱 재료 중 하나입니다 재료 재활용 및 화학적 재활용은 회수 된 바카라 커뮤니티 수지를 재활용하는 것으로 알려진 방법입니다 전자는 사용 된 바카라 커뮤니티 수지가 정렬 후 수지와 같이 녹고 재 형성되는 기술이지만, 불순물의 영향으로 인해 사전 복구 품질로 반환하기가 어려워집니다 한편, 후자는 바카라 커뮤니티 수지를 저 분자량 화합물로 화학적으로 분해하며 원칙적으로 원래 바카라 커뮤니티 제품과 동일한 품질로 생산할 수 있습니다 그러나이 방법은 분해 처리를위한 고온이 필요하며, 비용이 많이 드는 프로세스라는 주요 문제입니다SDGS (지속 가능한 개발 목표)의 관점에서, 반복적으로 재현 할 수 있어야합니다 이것은 품질이 저하되지 않고 화학적 재활용에 유망하며, 특히 분해 온도를 낮추기위한 다양한 접근법이 연구되고있다

 

연구 기록

AIST 촉매 화학 융합 연구 센터는 자원-재활용 사회의 홍보에 기여하기 위해 다양한 미사용 자원을 활용하기 위해 촉매 기술을 개발해 왔습니다 우리는 최근 플라스틱 폐기물을 효율적으로 재활용하기 위해 촉매 기술을 개발하기 시작했습니다 바카라 커뮤니티 수지의 효율적인 화학적 재활용으로Terecterification 반응|, 부산물 캡처평형 반응반응 온도의 상당한 감소를 달성했다

 

연구 컨텐츠

바카라 커뮤니티 수지의 종래의 화학적 재활용으로서, 고온 및 고압 조건에서 물 또는 메탄올을 사용하는 방법, 또는 과도한 에틸렌 글리콜을 사용하는 방법은 알려져 있지만, 둘 다 200 ℃ 이상의 고온 조건이 필요하다 또한, 알칼리성 촉매 및 메탄올을 사용하는 방법은 상대적으로 낮은 온도 (최대 100 ℃)에서 반응하지만 긴 반응 시간과 높은 환경 영향에서 반응을 허용한다할로겐 솔벤트|의 필요성과 같은 문제가 여전히있었습니다

AIST는 바카라 커뮤니티 수지의 분해 반응이 중합 반응을 포함하는 평형 반응이며, 이는 역 반응이다 즉, 디메틸 테레 프탈레이트 및에틸렌 글리콜동일한 조건에서 다시 반응하고 원래 바카라 커뮤니티 수지로 돌아갑니다 따라서이 역 반응의 존재는 분해 반응의 효율을 감소시키는 것으로 생각되었다 일반적으로, 이러한 평형 반응은 과량의 과량의 반응물 또는 부산물을 사용함으로써 양성 반응을 더욱 발전시킬 수있다 그러나 과량의 과량의 반응물을 사용하면 처리 비용이 증가합니다 또한, 부산물 에틸렌 글리콜의 제거는 200 ℃ 이상의 고온을 필요로하며, 반응 온도는 감소 될 수 없다 그래서 우리는 디메틸 카보네이트로 에틸렌 글리콜을 캡처하고 화학적으로 안정적입니다에틸렌 탄산염로 변환함으로써, 우리는 역 반응을 억제하고 긍정적 인 반응을 촉진하는 아이디어를 생각해 냈습니다 (그림 1)

그림 1

그림 1이 기술의 주요 아이디어 : 디메틸 탄산염으로 에틸렌 글리콜 포획

메탄올, 디메틸 카보네이트 및 알칼리성 촉매 리튬 메독 사이드를 적절한 비율로 플레이크 형태의 상업적으로 이용 가능한 음료 바카라 커뮤니티 병으로 만든 샘플에 혼합함으로써 90% 이상의 바카라 커뮤니티가 실온에서 약 3 시간에 분해되는 것으로 밝혀졌다 다음으로, 반응 온도가 50 ℃로 설정되었을 때, 모든 플레이크와 같은 애완 동물이 분해되었다 이 반응에서 생성 된 디메틸 테레 프탈레이트는 반응 (여과, 농도, 물로 세척) 후 간단한 정제 절차에 의해 고순도 (> 99%)에서 결정으로 분리 될 수 있으며 바카라 커뮤니티의 원료로 재사용 할 수있다 에틸렌 글리콜은 디메틸 카보네이트로 포획되었고, 에틸렌 카보네이트도 높은 수율로 수득 된 것으로 밝혀졌다 에틸렌 카보네이트는 리튬 이온 배터리의 전해질로 사용될 수있는 고 부가가치 화학 제품 이므로이 방법은 바카라 커뮤니티 유래 에틸렌 글리콜을 사용합니다업 사이클링 방법로도 예상 될 수 있습니다 또한, 촉매 인 리튬 메독 사이드는 반응이 완료된 후 불용성 물질로서 침전되며, 여과에 의해 생성물로부터 쉽게 분리되고 회수 될 수있다

그림 2

그림 2이 기술을 사용하는 바카라 커뮤니티 수지에서 디메틸 테레 프탈레이트 및 에틸렌 탄산염의 합성

미래 계획

앞으로, 우리는이 재활용 법을 사회로 구현하고 촉매의 개선, 반응의 스케일 업 및 다양한 애완 동물 함유 제품에 적용 할 가능성을 고려하는 것을 목표로합니다 우리는 또한 바카라 커뮤니티 수지 이외의 다양한 플라스틱 재료를 재활용하기위한 촉매의 발달을 적극적으로 고려할 것입니다


터미널 설명

◆ 바카라 커뮤니티 수지
폴리에틸렌 테레 프탈레이트로 만든 수지의 유형 그것은 가장 널리 사용되는 폴리 에스테르 플라스틱이며, 사회에서 음식 병이나 섬유로 널리 분포되어 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ Dimethyl Terephthalate
이것은 바카라 커뮤니티의 원료 인 Terephthalic Acid의 메틸 에스테르 화에 의해 만들어진 화합물이며,이 자체는 바카라 커뮤니티의 원료로 사용될 수 있습니다 Terephthalic Acid와 비교할 때, 그것은 처리하기 쉽고 재결정 화 또는 증류에 의해 고도로 정제 될 수 있다는 이점이 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 디메틸 카보네이트
2 개의 메틸기가 탄산염 이온에 결합되는 구조를 갖는 화합물 이전에는 유해한 Phosgene으로부터 합성되었지만 일산화탄소 및 메탄올로부터의 합성 공정을 확립 한 이후, 환경 위험이 낮은 원료로 합성 된 유기 용매로 널리 사용되었습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 알칼리성 분해 방법
알칼리성 화합물을 촉매 또는 반응물로 사용하여 에스테르를 분해하는 방법 그것은 종종 지방과 기름을 분해하는 데 사용됩니다 비누를 합성하는 방법 인 비누화 반응이 전형적인 예입니다[참조로 돌아 가기]
◆ SDGS (지속 가능한 개발 목표)
17 인류가 유엔이 제안한 지속 가능한 개발을 발전시키기위한 목표 플라스틱 재활용과 관련된이 연구는 책임있는 소비 및 생산의 12 개 SDG와 밀접한 관련이 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 기술 화 반응
에스테르는 카르 복실 산 및 알코올이 탈수에 의해 결합되는 구조를 갖는 화합물이다 이 중 알코올 유래 부분이 다른 알코올과 교환하는 반응을 나타냅니다 일반적으로 고 부가가치 에스테르를 합성하는 방법으로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 평형 반응
생성물이 원료 (양성 반응)로부터 형성되는 반응 및 생성물이 원료로 돌아 오는 반응 (역 반응) 속도는 화합물의 농도에 의존하기 때문에, 원료의 과량을 배치하거나 생성물을 제거함으로써 생성물 측면을 향해 바이어스 될 수있다[참조로 돌아 가기]
◆ 할로겐 용매
염소와 같은 할로겐 요소를 함유하는 유기 용매 이들 중 다수는 일반적으로 독성이 있기 때문에 환경 영향이 낮은 용매를 대체 할 필요가 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 에틸렌 글리콜
테레 프탈산과 함께 애완 동물 수지의 원료 역할을하는 화합물 용융점은 물보다 낮기 때문에 사회에서 부동액으로 널리 분포되어 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 에틸렌 탄산염
주기적 탄산염 에스테르의 유형 5 원 링 구조는 화학적으로 안정적입니다 최근에는 리튬 이온 배터리의 전해질로 널리 사용되었습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 업 사이클링 방법
더 이상 필요하지 않은 제품을 더 이상 원래 제품보다 첨가 더 높은 제품으로 변환하는 방법 최근 몇 년 동안, 그것은 기존의 재활용 법과 다른 개념으로 관심을 끌었습니다[참조로 돌아 가기]


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