С помощью рыбьих костей из отходов пленки получили нефть

В Китае сделали катализатор из рыбьих костей, с помощью которого из отходов мульчирующей пленки получили нефтехимическое сырье, значительно превосходящего по качеству природное черное золото. Статья об экономически выгодном решении сразу двух экологических проблем напечатана в журнале Sustainable Carbon Materials.

Полиэтиленовая пленка в сельском хозяйстве промышленных масштабов практически никогда не используется повторно — ее очистка и приведение в порядок выходят гораздо дороже новой. Собирать ее с полей трудно, остатки пленки накапливаются в почве, превращаясь в источники микропластика. Работа по поиску способов переработки таких материалов проводятся — но обычные термические процессы требуют высоких температур и дают плохо контролируемую смесь газов, масел, восков и кокса.

Повысить выход и улучшить стабильность реакции могут катализаторы — обычно это цеолиты или драгоценные металлы. Китайские химики нашли дешевую альтернативу — отходы рыбопереработки. Они взяли кости сига, выдерживали их в растворе фосфорной кислоты, промыли, высушили и пропитали раствором нитрата железа. Полученную массу обуглили в атмосфере азота микроволновым нагревом до 600 °C.

Структуру и свойства катализаторов изучали методами рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, электронной микроскопии, ИК-спектроскопии, азотной порометрии, термопрограммируемой десорбции и восстановления, а также элементного анализа. Выяснилось, что обработка фосфорной кислотой разрушила кристаллическую решетку гидроксиапатита с образованием активных точек для протонов и электронов, а железо сформировало высокодисперсные наноразмерные частицы и устойчивые химические связи Fe–O–P на границе раздела фаз.

Катализаторы проверили в двухступенчатом реакторе с неподвижным слоем, разделенным на зоны пиролиза и катализа. Полиэтиленовую пленку нагревали в потоке азота в течение 40 минут, пары пропускали через слой катализатора и конденсировали.

Сравнивали пиролиз с рыбьими костями и без них при разных температурах. Наилучшие результаты достигнуты при температуре пиролиза 550 °C, температуре в каталитической зоне 350 °C и соотношении катализатор/сырье 1:2.

Достигнут выход бионефти до 89,32% с долей олефинов до 84,03%. При этом 99,78% всех полученных углеводородов приходится на ценный диапазон C6–C12, а выход кокса не превысил 0,43%.

Катализатор из рыбьих костей оказался весьма стабильным и после пяти циклов регенерации давал почти столь же высокий выход. Тем не менее, хотя кокса образуется очень мало, он загрязняет активные центры катализатора. Устойчивость к зауглероживанию и масштабирование реакции будут предметом дальнейших исследований.