Exploration of reaction mechanisms on the plastic waste polyethylene terephthalate (PET) dissolved in phenol steam reforming reaction to produce hydrogen and valuable liquid fuels

Abstract

The recycling of plastic waste is a good idea for countries which concern air pollution, CO2 emission, and public health. In this research article, PET, as one of the significant plastic waste, was selected to dissolve in phenol for value-added liquid fuels and hydrogen gas production. This research aims to provide insight into the mechanism of PET waste and phenol steam reforming reaction. The catalytic steam reforming of PET dissolved in phenol employing Ni-Pt/Al-Ti catalyst was conducted in a fixed bed reactor. The reaction test illustrated that Ni-Pt/Al-Ti catalyst possesses high activity and stability in a long time on stream experiment. It was found that valuable liquid fuels such as styrene, acetic acid, benzoic, benzene, and many other components successfully produced from the PET-phenol steam reforming reaction. It was found that during the catalytic reforming of PET, several types of reactions such as dehydrogenation reaction, thermal cracking, steam reforming, water gas shift reaction, carbenium ion reaction, free radical reaction, dihydroxylation reaction, and coke formation occurred.

TSC Opinion

Cette étude montre qu’il est possible d’utiliser les déchets de PET pour les convertir en de nouveaux précurseurs chimiques pouvant servir à fabriquer d’autres matériaux où réactifs chimiques. Le principe est de dissoudre le PET dans du phénol porté à haute température en présence d’un catalyseur à base de platine. Les chaînes de polymères sont craquées et une partie de l’hydrogène est exporté sous forme de gaz, permettant sa collecte comme source d’énergie. Le carbone quant à lui se retrouve dans ce que les auteurs appellent des carburants liquides, mais qui sont plutôt de petites molécules organiques carbonées qui sont souvent utilisées dans l’industrie dite de chimie fine. Il s’agit du benzène, de l’acide benzoïque, de l’acide acétique, du styrène et d’autres composés. Il se forme aussi des résidus solides carboné, charbon, utilisable comme combustible. La technologie produit toutefois un grand nombre de réactions et de composés qui ne sont pas tous identifiés. L’idée ici est de recréer une raffinerie qui utilise comme matière première du PET au lieu d’utiliser du pétrole. C’est une approche relativement nouvelle, qui pourrait s’inscrire dans une démarche d’économie circulaire. La question principale concerne les risques de pollution chimique de cette technologie tant au niveau de l’air que des effluents de cette raffinerie.