新しいプロセスにより、リサイクルが困難な発泡スチロールの廃棄物を、石油由来の燃料とコスト面で競合可能な高価値なジェット燃料に変換することが可能になった。

 

 

イラン戦争による燃料不足をきっかけに、一部の国では脱炭素化への取り組みをさらに強化した一方で、化石燃料がなければ文字通り「足止め」を余儀なくされる産業が浮き彫りになった。それは航空業界だ。航空機は化石燃料由来のジェット燃料に依存しており、脱炭素化は極めて困難である。

 

 

 

中国の研究者らが、航空機の二酸化炭素排出量を削減すると同時に、プラスチック廃棄物問題の解決にも寄与しうるプロセスを報告した。この2段階のプロセスでは、プラスチック廃棄物を高品質なジェット燃料に変換するが、その効率は高く、コストも、これまで研究者が報告してきたプラスチック廃棄物を燃料に変換する他の方法に比べてはるかに低い。

 

 

 

Nature Energyに掲載された同チームの予備的な分析によると、このプラスチック由来の燃料は、石油由来のジェット燃料と比較して二酸化炭素排出量を73％削減できることが示されている。

 

 

 

研究者たちが分解しているプラスチックはポリスチレンです。一般に「スタイロフォーム」と呼ばれるこの軽量な高分子は、包装材や断熱材の製造に使用されています。ポリスチレンは、リサイクルに費用がかかり、困難を伴うことで知られています。通常、不純物が混入していることに加え、その大部分が空気で構成されているため、選別や輸送が困難です。現在、廃棄されるポリスチレンのほぼすべてが埋立処分されています。

 

 

 

南京林業大学と清華大学の研究チームは、水素の存在下で高温においてポリスチレンを分解する新しい触媒を設計した。このプロセスは、タンデム反応器内で連続的に行われる。

第1の反応器では、水素雰囲気下でポリスチレンを460°Cまで加熱します。これにより、ポリスチレン中の長いポリマー鎖がより短い鎖に分解されます。第2の反応器では、これらの断片を160°Cのルテニウム触媒の上を通過させます。その結果生じる化学反応により、断片はアルカンと呼ばれる分子に変換されます。これらはエネルギー密度の高い炭化水素分子であり、ジェット燃料として利用されます。

 

 

 

プラスチック廃棄物から燃料を製造するこれまでの研究には、ワンステップの低温プロセスや、太陽光を動力源とし、二酸化炭素も利用する方法などがある。この新しい方法はより高い温度を必要とするが、処理速度が速く、収率がはるかに高く、必要な圧力も低い。とはいえ、コスト効率良く大規模化できるかどうかは、まだ未知数である。

 

 

 

研究者らはこの研究において、この手法により廃棄ポリスチレンの94.8％を液体燃料に変換できることを示した。また、予備的な分析によると、この燃料は1キログラムあたり最低1～1.80ドルで販売可能であり、従来の化石燃料由来のジェット燃料と競合できる価格である。