Проекты

Converting polyethylene plastic into fuel under laboratory conditions. Myth or reality? / Топливо из полиэтилена в лабораторных условиях. Миф или реальность?

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Экология и природопользование (на английском языке)»

Направление работы: Промышленная экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 827
Предметы: Химия, Английский язык
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Много полиэтилена идет на изготовление разноцветных упаковок бытовой химии. Автор исследования подсчитал, что в его семье в месяц в качестве отходов получается 4-5 таких упаковок (бутылки из-под шампуня, моющих средств, кондиционера для белья), а кроме этого ещё почти ежедневно в мусорное ведро выбрасываются полиэтиленовые пакеты и упаковочная плёнка. Между тем, полиэтилен устойчив к действию бактерий и практически не разлагается, не гниёт.

Основной способ утилизации полиэтилена в Москве – депонирование (складирование на свалках). Почему бы ни использовать полиэтилен как сырьё для получения других продуктов? Например, этилового спирта (этанола) С2Н5ОН, который является техническим сырьем для получения многих промышленных продуктов.

Цель

Изучение практической возможности получения этилового спирта при разложении полиэтилена, а также использования синтезированного спирта в качестве топлива.

Задачи

1.Ознакомиться с литературой о полиэтилене и способах его утилизации.

2.Провести эксперимент по возможному получению этилового спирта при разложении полиэтилена.

3.Доказать наличие этанола с помощью качественного и количественного анализа.

4.Оценить возможность использования этанола в качестве топлива.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Пробирки и спиртовки

• Лабораторные штативы

• Этиловый спирт

• Бюретка для титрования

• Йод и тиосульфат натрия

Описание

Автор собрал в лабораторных условиях установку, позволяющую с использованием нагревания и специфических (но доступных) катализаторов разложить полиэтилен и далее получить из него жидкость, содержащую этанол.

Приготовление катализатора: кусочки пористого обожженного кирпича размером 4-5мм обработали раствором серной кислоты для увеличения пористости, затем промыли дистиллированной водой и высушили, затем пропитали кусочки кирпича раствором ортофосфорной кислоты. После этого катализатор поместили в реактор.

Сначала автор нагрел реактор при помощи спиртовки. В ходе опыта воду в пробирке нагревали до слабого кипения, затем зажгли спиртовки под прибором для получения этилена (сначала сильно нагревается катализатор, затем полиэтилен – до закипания). Постоянно следили за равномерностью нагревания в пробирке и реакторе.

Этилен – продукт разложения полиэтилена, полученный деполимеризацией в приборе, проходил через кипящую воду в приборе, обогащался парами воды и поступал в реактор, где происходила его гидратация (присоединение воды) и образование этилового спирта, который в виде паров с остатками непрореагировавшего этилена и водяного пара поступал в колбу-приемник, где охлаждался и конденсировался. Нагревание проводилось в течениие 40 мин. При этом объём полиэтилена в пробирке значительно уменьшился, а объём жидкости в колбе-приёмнике увеличился. После автор открыл зажим, погасил спиртовки. В колбе-приёмнике скопилась прозрачная бесцветная жидкость со слабым алкогольным запахом. Для эксперимента автор использовал полиэтилен массой 10 г. Объем полученной жидкости в колбе-приемнике составил 15 мл.

Результаты работы

1. Собрана установка для получения этанола из полиэтилена в лабораторных условиях.

2. Получено 10 мл жидкости, в которой йодоформной пробой обнаружен этанол.

3. Определено методом йодометрического титрования, что масса полученного в жидкости спирта составляет около 0, 29 г (выход спирта 2%)

Выводы

Из полиэтилена действительно можно получить этанол, что и было проверено в ходе эксперимента (качественный и количественный анализ). Естественно, что выход спирта в данном случае невелик (2%). Чтобы увеличить выход этанола в промышленных масштабах нужно будет использовать циркуляцию непрореагировавшего С2Н4 и давление.

Перспективы использования результатов работы

Можно предположить использование полученного этанола в качестве экологически чистого топлива.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГАОУ ВО Российский университет дружбы народов

Награды/достижения

Победитель Московского городского конкурса «Новые Вершины»

Мнение автора

«Очень интересно исследовать что-то новое и полезное»