塑料垃圾污染是一个对人类健康构成威胁的全球性问题。塑料在世界范围内使用，并且由于长时间的降解而成为废物产生的重要来源。某些塑料可能需要 400 多年才能降解，这对环境健康构成严重影响，并成为破坏水生生态系统的一个因素。塑料处理的环保途径是回收利用。美国环境保护署 (EPA) 报告称，2015 年只有 9.1% 的塑料被回收 [2]。其余大部分被送往垃圾填埋场，造成塑料废物污染。塑料废物污染的解决方案是回收利用。本文讨论了用于将塑料废物转化为燃料的各种过程。
将塑料废物转化为燃料有利于全球经济和环境。将塑料转化为燃料有可能创造近 40,000 个工作岗位。美国化学委员会声称这样一个行业有可能产生 90 亿美元的产值 [1]。经济动机存在;剩下的就是科学支持。研究可以显示将塑料转化为油的商业前景。塑料来源于原油，可以恢复到原来的形式。某些类型的塑料会产生不同质量的不同燃料。识别化学品可以确定可以制造的油的类型。对塑料垃圾中潜在化学物质的解释可以减少污染并有益于环境。
将塑料废料转化为润滑油通常是通过热解来完成的。热解可以描述为塑料在没有氧气的情况下的热降解。加热过程允许塑料废物转化为液态油。热解是一种经济高效且可靠的过程，它一直是塑料废物转化的基础。催化剂在热解过程中使用，是工艺效率的决定因素。催化剂可以降低工艺温度和时间，从而提高反应效率 [2]。热解是一个复杂的过程，可以进行调整以获得最有效的过程。热解不是唯一的塑料转化方法。也使用不太常见的方法，如糖酵解、水解和甲醇化。这些方法各有优缺点。方法的类型取决于可用塑料废物的质量。塑料废物转化依赖于一种可靠且有效的方法。本综述将概述塑料废料转化为润滑油基础油的突破和优势。商业工业和环境可以从塑料废物转化中大大受益。塑料使用量随着人口的增加而增加;需要废物管理策略来适应这些剧烈的环境变化 [3]。塑料使用量随着人口的增加而增加;需要废物管理策略来适应这些剧烈的环境变化 [3]。塑料使用量随着人口的增加而增加;需要废物管理策略来适应这些剧烈的环境变化 [3]。
塑料垃圾的潜在转化
了解哪些塑料可以形成哪些类型的油和燃料非常重要。可以对塑料转化进行评估，以确定最适合回收利用的塑料。热解是塑料废物转化的标准程序。热解形成的常见产品是碳氢化合物 (HC)。烃的类型取决于化学成分、结构和反应温度。热解产生的一些 HC 是链烷烃、烯烃和芳烃。
热解可以在高温或低温下进行，尽管存在屈服温度依赖性。聚乙烯 (PE) 是消费者最常用的塑料之一。它用于容器和包装，是垃圾填埋场中最常见的塑料类型。PE 有两种类型：高密度 PE (HDPE) 和低密度 PE (LDPE)。HDPE刚性强，用于农用薄膜。LDPE 重量轻、弹性好且柔韧，因此可用于食品杂货袋和干洗袋 [2]。PE 的热解处理具有不同的产品，这取决于热解的类型。例如，低温热解产生蜡、石蜡油和α-烯烃。另一方面，高温热解主要产生气体和轻油。聚丙烯(PP)是一种与塑料类似的产品。PP 在高温下热解产生相同的气体和轻油，而在低温下产生凡士林和烯烃 [2]。热解的最终产品可能会有所不同，并且取决于几个因素。这些因素包括原料类型、原始条件、反应器系统、催化行为等。
温度的变化对结果影响最大。根据 Prajapati 等人的研究，热解温度的变化导致几种不同塑料的产量不同。通过热解将塑料转化为固体、液体和气体，所有这些都具有取决于温度等因素的独特产量。当温度从 300 ˚C 增加到 520 ˚C 时，PP 的石蜡产品产率下降了 6%。另一方面，当温度从 300 ˚C 上升到 600 ˚C 时，芳烃产率从 0.8% 增加到 11%。研究发现，在没有催化剂的情况下进行热解时，会从塑料(如 PE、PP 和聚苯乙烯 (PS))中发现各种 HC [2]。PP 和 PS 的反应发生在大约 600 ˚C。最终产品包括石蜡、烯烃、萘和芳烃。轻质烯烃可以选择性地使用 HDPE 的两步催化热解制备。热解在锥形喷射床反应器中在 500 摄氏度下进行，以产生 59% 的轻烯烃。最初，该过程的第一步产生了蜡。然而，第二步引入了 HZSM-5 沸石，挥发性物流通过固定床催化反应器，几乎 70% 的蜡转化为轻烯烃 [2]。HZSM-5是一种具有低氢转移能力和足够酸强度的催化剂。这些因素以及较低的停留时间提高了轻质烯烃的选择性并创造了一种整体更有效的工艺。该过程的第一步产生了蜡。然而，第二步引入了 HZSM-5 沸石，挥发性物流通过固定床催化反应器，几乎 70% 的蜡转化为轻烯烃 [2]。HZSM-5是一种具有低氢转移能力和足够酸强度的催化剂。这些因素以及较低的停留时间提高了轻质烯烃的选择性并创造了一种整体更有效的工艺。该过程的第一步产生了蜡。然而，第二步引入了 HZSM-5 沸石，挥发性物流通过固定床催化反应器，几乎 70% 的蜡转化为轻烯烃 [2]。HZSM-5是一种具有低氢转移能力和足够酸强度的催化剂。这些因素以及较低的停留时间提高了轻质烯烃的选择性并创造了一种整体更有效的工艺。
PP 和 PE 是常见的塑料类型，但并非专门进行转换。PS 还被消费者用于电器、医药和隔热方面。PS 也可使用热解进行转化。来自 PS 的所需产品是一种称为苯乙烯的单体。类似于用于 PP 和 PE 的过程的热解可以在接近 470 ˚C 时产生 63% 的苯乙烯收率。然而，该过程可以优化和调整，以产生 83% 的苯乙烯收率。调整是将温度提高 50 ˚C 并使用流化床反应器 [2]。此外，还添加了萘作为有机添加剂以提高收率。苯乙烯并不是 PS 热解的唯一可能产物。苯、甲苯、乙烯和二甲苯 (BTEX) 都是可以由 PS 制成的单体。该产品的热解需要两个主要部件，即螺旋钻和流化床反应器。在 780 ˚C 的反应温度下，BTEX 的产率约为 26% [2]。BTEX 的产品收率取决于反应温度和流化介质，就像对烃类一样。
聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 是食品工业中常见的用于包装的塑料。全国 PET 容器资源协会 (NAPCOR) 在 2013 年声称 PET 的回收率很低 [2]。转换 PET 对环境有益，找到有效的工艺是最重要的一步。回收 PET 与提到的其他塑料不同，因为它不会发生热解。PET 可以进行几个过程进行转换;它们彼此具有可比性，但会产生不同的产品和产量。常用的方法有糖酵解、水解、甲酰化和氨解。糖酵解是最流行的方法，因为它易于获取且价格低廉。糖酵解包括在酯交换催化剂存在下用乙二醇处理以生成对苯二甲酸双(羟乙基)酯 (BHET) [4]。温度、催化剂类型和 PET/乙二醇比例等因素都会影响产量。例如，84% 的 BHET 产率通过 PET 在 190 ˚C 和 ZnCl 的糖酵解转化3 催化剂[2]。水解用于将 PET 转化为对苯二甲酸和乙二醇 [5]。与其他方法相比，压力是一个对水解产率影响更大的参数。1-2 MPa 的高压对于更高的产量是优选的。氨解产生与糖酵解相同的产物，但依赖于 PET 与胺(如烯丙胺、吗啡和肼)之间的相互作用。最后，甲酰化产生对苯二甲酸二甲酯和乙二醇 [2]。所有 PET 转化方法都有相似的产品，但在不同的条件下工作。
有一些独特的化学品可以由不太常见的塑料制成。聚氨酯 (PU) 是一种不常见的塑料，可以通过糖酵解进行转化。PU糖酵解效率低，因为转化率小，而反应时间长[2]。聚酰胺 (PA) 是不需要热解的塑料的另一个例子。PA 需要氨解，这会导致不想要的副产品破坏纯度。这些塑料并不常见，也没有完全有效的转化方法。PU 塑料会产生双官能或多官能胺和醇。PA 塑料可以转化为羟基链烷酸酯、二醇和六亚甲基二胺。图 1 概述了由所讨论的不同塑料制成的产品。可以从塑料中转化的化学品范围似乎无穷无尽。所讨论的化学品有利于生产油
和燃料。转换塑料是一种环保的生产石油和从地球上去除塑料的方法。
