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

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»