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새로운 폴리스티렌 재활용 공정
엔지니어들은 폴리스티렌을 재활용하는 새로운 방법을 모델링했으며, 이는 재료를 재사용할 수 있도록 하는 첫 번째 실행 가능한 방법이 될 수 있습니다.
영국의 바스 대학교와 미국 매사추세츠의 우스터 폴리테크닉 연구소에 기반을 둔 화학 엔지니어 팀은 그들의 기술이 폴리스티렌을 경제적으로 실행 가능하고 에너지 효율적으로 재활용하는 최초의 기술이 될 수 있다고 말합니다.
화학 공학 저널에 발표된 새로운 연구 논문에서 설명된 이 기술은 열분해라는 화학 공정을 사용하여 폴리스티렌을 새로운 재료 조각으로 재구성할 수있는 부분으로 분해합니다.
바스 대학교(University of Bath)의 화학 공학 선임 강사이자 디지털, 제조 및 디자인 센터(dMaDe)의 공동 책임자인 베르나르도 카스트로-도밍게스(Bernardo Castro-Dominguez) 박사는 "화학적 재활용 기술은 현재 화학 공학의 주요 초점이며, 폴리스티렌과 같은 플라스틱을 주요 구성 요소로 분해하는 비용 및 에너지 효율적인 방법이 시급히 필요합니다.“
"현재 재활용되는 폴리스티렌은 5% 미만이며, 우리의 연구에 따르면 오늘날 사용되는 모든 폴리스티렌의 60%가 화학적으로 재활용된 스티렌으로 대체될 수 있습니다."
우스터 폴리테크닉 대학(Worcester Polytechnic Institute)의 화학 공학 교수인 마이클 팀코(Michael Timko) 박사는 "우리의 분석에 따르면 폴리스티렌은 화학적 재활용 공정에 이상적인 후보입니다. 놀랍게도, 이 공정은 에너지적으로 효율적이며 잠재적으로 경제적으로 경쟁력이 있습니다. 배출량 측면에서 이 프로세스에 대한 투자는 주어진 투자에 대해 달성할 수 있는 배출량 감소량 측면에서 에너지 보존과 같은 간단한 조치와 동등할 수 있습니다."
폴리스티렌은 열을 사용하여 화학적으로 재활용할 수 있지만 반복적인 처리는 재료를 열화시켜 강도와 유연성을 잃게 합니다. 이 공정에는 특수 시설이 필요하기 때문에 대부분의 재활용 센터에서는 폴리스티렌을 허용하지 않으며, 부피가 크고 운송 비용이 높기 때문에 이러한 시설로 이동하는 경우는 거의 없습니다. 결과적으로, 현재 재활용되는 폴리스티렌은 거의 없습니다.
열분해는 산소가 없는 챔버에서 재료를 매우 높은 온도(450°C 이상)에 노출시키는 것을 포함하며, 이는 발화할 수 없음을 의미합니다. 대신, 폴리스티렌은 단량체로 알려진 부분으로 분해되어 정제된 후 버진 폴리스티렌으로 재구성될 수 있습니다. 1kg의 신소재를 만드는 데 필요한 에너지는 10메가줄 미만으로, 일반적인 마이크로파를 약 30분 동안 가동할 수 있는 양입니다.
확인된 공정에는 열분해 반응기, 열교환기 및 한 쌍의 증류탑이 포함되며, 폴리스티렌의 일부를 폴리스티렌으로 개질할 수 있는 부분인 '단량체 등급' 스티렌과 다른 방식으로 재사용할 수 있는 '경질' 및 '중질' 석유 유사 부산물로 분리합니다.
이 공정의 수율은 60%로, 사용된 폴리스티렌 1kg을 사용하면 99% 순수 단량체 등급 스티렌 600g을 사용하여 새로운 폴리스티렌을 생성할 수 있으므로 화석 연료 사용을 줄일 수 있습니다. 이 작업은 또한 환경적 이점을 강조하며, 이 프로세스의 구현을 통해 탄소 배출량을 줄이는 데 드는 비용이 CO2 톤당 약 1.5달러라는 점에 주목합니다. 다른 많은 재활용 공정보다 상당히 낮습니다.
연구원들은 소비자들이 폴리스티렌을 재활용하거나 매립지에서 벗어나도록 장려하는 정책이 그 과정을 훨씬 더 경제적으로 매력적으로 만드는 데 도움이 될 것이라고 말합니다.
이상의 기사는 2024년 5월 22일 Phys.org에 게재된 “New polystyrene recycling process could be world's first to be both economical and energy-efficient”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://phys.org/news/2024-05-polystyrene-recycling-world-economical-energy.html
* 추가정보 출처 : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724035666?via%3Dihub