近日,韩国科学技术院(KAIST)化学系研究团队成功开发出一项创新技术,能将废弃轮胎选择性地转化为高纯度环状烯??。这些环状烯??是生产橡胶或尼龙纤维的重要高价值化学原料,此研究成果被视为废弃轮胎回收领域的一个全新里程碑。
由KAIST化学系洪淳赫(Soonhyuk Hong)教授领导的研究团队,透过开发基於双催化剂(dual-catalyst)的连续反应系统,有效解决了废弃轮胎的回收难题。这项突破性研究已发表於国际权威期刊《化学》(Chem)。
废弃轮胎的组成复杂,由合成橡胶与天然橡胶混合而成,并添加了二氧化矽、碳黑和抗氧化剂等助剂,以最大化其物理强度和耐用性。尤其,硫化过程在橡胶链之间形成交联结构(cross-linking),赋予轮胎耐热、耐压的特性,这也是废弃轮胎化学回收面临的主要挑战之一。
过往的废弃轮胎回收主要依赖高温裂解(pyrolysis)或物理粉碎方法。裂解法虽然能将聚合物链在350-800。C的高温下分解为燃料油,但存在能耗高、选择性低,且产物多为低品质碳氢化合物混合物等明显限制。
为克服这些挑战,洪淳赫教授团队开发出一种利用两种催化剂将废弃橡胶转化为有用化学品的创新方法。第一种催化剂负责改变橡胶分子的键结结构,帮助其分解;第二种催化剂则透过闭环反应(ring-closing reaction)生成环状化合物。
这项新制程展现出高达92%的选择性和82%的产率。所生产的环戊烯(cyclopentene)可以回收再利用於橡胶生产,而环己烯(cyclohexene)则可用作尼龙纤维的原料,使其具有极高的工业应用价值。