aalto1 untyped-item.component.html
Heterogena metallkatalysatorer vid hydrogenolys av plastavfall
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
sv
Pages
37
Series
Abstract
Plastic waste represents a growing global environmental challenge, as large amounts of plastic end up in the natural environment or are managed using ineffective methods such as landfilling and thermal treatment. Mechanical recycling is often limited in effectiveness, especially for contaminated and complex plastic streams, including polyolefins, which constitute the most common type of plastic. Chemical recycling has therefore gained increasing attention as an alternative, with hydrogenolysis emerging as a particularly promising catalytic approach.
The aim of this bachelor’s thesis is to examine the hydrogenolysis of plastic waste through a literature review, with a focus on heterogeneous metal catalysts. The study discusses the basic principles and mechanisms of hydrogenolysis and compares the effects of different metal catalysts and support materials on conversion and product distribution. The analysis is based on selected scientific studies investigating both model substrates and real polymers, such as polyethylene and low-density polyethylene, under varying reaction conditions.
The results indicate that the choice of metal catalyst plays a significant role in the efficiency of hydrogenolysis. Ruthenium based catalysts consistently demonstrate high activity for carbon bond cleavage, generally resulting in higher conversion and a larger fraction of liquid products compared with catalysts based on, for instance, nickel, cobalt, or copper. In addition, support material, metal particle size, and catalyst structure are shown to strongly influence selectivity between gaseous
products, liquid fuel fractions, and waxes. Process parameters such as temperature, hydrogen pressure, and the polymer-to-catalyst ratio are also identified as key factors influencing the reaction outcome.
Plastavfall utgör ett växande globalt miljöproblem, där stora mängder plast hamnar i naturen eller hanteras med otillräckliga metoder, exempelvis genom deponi och förbränning. Mekanisk återvinning är i många fall bristfällig, särskilt för kontaminerade och komplexa plastströmmar såsom polyolefiner, den vanligaste plasttypen. Kemisk återvinning har därför uppmärksammats som ett alternativ, där hydrogenolys framstår som en särskilt lovande katalytisk metod.
Syftet med detta kandidatarbete är att genom en litteraturstudie undersöka hydrogenolys av plastavfall med fokus på heterogena metallkatalysatorer. Studien behandlar hydrogenolysens grundprinciper och mekanismer samt jämför hur olika metallkatalysatorer och stödmaterial påverkar konversion och produktfördelning vid hydrogenolys. Analysen baseras på ett urval av vetenskapliga studier där både modellsubstrat och verkliga polymerer, såsom polyeten och lågdensitetspolyeten, har studerats under varierande reaktionsförhållanden.
Resultaten visar att valet av metallkatalysator har en avgörande inverkan på
hydrogenolysens effektivitet. Ruteniumbaserade katalysatorer uppvisar genomgående hög aktivitet för kolbindningsklyvning och ger generellt högre konversion samt en större andel flytande produkter jämfört med katalysatorer baserade på exempelvis nickel, kobolt eller koppar. Vidare framkommer att stödmaterial, metallpartikelstorlek och katalysatorstruktur i hög grad påverkar selektiviteten mellan gasformiga produkter, flytande bränslefraktioner och vaxer. Även processparametrar såsom temperatur, vätetryck och mängden katalysator som används i förhållande till polymeren identifieras som centrala faktorer för reaktionsresultatet.