В течение года, который уже нанес ущерб производственным цепочкам поставок, компаниям и потребителям угрожает еще одна неприятность: нехватка пластмасс для упаковки пищевых продуктов, автомобильных компонентов, одежды, медицинского и лабораторного оборудования и бесчисленного множества других предметов, которые от них зависят.
Но новый химический катализатор, разработанный в Мичиганском университете, может позволить производить больше сырья для второго по популярности пластика в мире. Исходное сырье, пропилен, используется для производства пластикового полипропилена и объемы его потребления достигают 8 миллионов тонн в год.
Новый катализатор, который может производить пропилен из природного газа, по крайней мере в 10 раз более эффективен, чем существующие коммерческие катализаторы. Период его использования в 10 раз дольше, прежде чем потребуется период восстановления. Он состоит из наночастиц платины и олова, которые поддерживаются диоксидом кремния.
Новый катализатор может эффективно производить пропилен — молекулу с тремя атомами углерода и шестью атомами водорода — из пропана, который имеет два дополнительных атома водорода. Он использует процесс, называемый неокислительным дегидрированием. Одна из причин неэффективности существующих катализаторов заключается в том, что они требуют добавления водорода в процесс, что существенно снижает эффективность.
Ключевым нововведением нового катализатора является то, как в нем используется диоксид кремния в качестве структуры носителя для наночастиц платины и олова, а не оксид алюминия, который используется в нынешних катализаторах. Оксид алюминия вступает в реакцию с оловом, в результате чего оно отделяется от платины и разрушается катализатор. Поскольку новый катализатор сдерживает эту реакцию, он имеет более длительный срок службы.
Ключом к коммерциализации будет поиск способа регенерировать катализатор после его загрязнения углеродом. По словам авторов, несмотря на то, что существующие катализаторы недолговечны, химическая промышленность разработала сложную систему, которая может быстро и эффективно регенерировать загрязненный катализатор. Аналогичную систему необходимо будет разработать для нового катализатора. Хотя катализатор все еще находится на стадии исследования, он может увеличить мировые запасы пропилена, которые были истощены из-за стремительного роста мирового спроса, производственных проблем, связанных с COVID, и ряда остановок, связанных с ураганом, на нефтеперерабатывающих заводах на побережье Мексиканского залива, которые производят химическое сырье.
