Catalytic microwave-assisted pyrolysis of plastic waste to produce naphtha for a circular economy

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作者
Leilei Dai,Hailong Zhao,Nan Zhou,Kirk Cobb,Paul Chen,Yanling Cheng,Hanwu Lei,Rongge Zou,Yunpu Wang,Roger Ruan
出处
期刊:Resources Conservation and Recycling [Elsevier BV]
卷期号:198: 107154-107154 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.resconrec.2023.107154
摘要

Catalytic cracking of plastics into naphtha as a substitute for new plastic production has the potential to contribute to the plastic circular economy. However, mitigating catalyst deactivation in large-scale processes poses a significant challenge. Here, we demonstrate a remarkable improvement (4.3 × to 12.3 ×) in catalyst lifetime by utilizing hierarchical ZSM-5 catalysts compared to conventional analogues. Increasing the Brønsted acid concentration from 0 to 302 µmol/g enhances catalyst lifetime by over 46 × and boosts cumulative aromatic selectivity from 6 to 73%. Catalyst characterization reveals the development of significant voids after modification, enhancing molecular transport within the hierarchical ZSM-5. Economic analysis shows a pilot system with a 10 ton/day capacity yielding an annual profit of $344,999 and an 11.5% return on investment. Life cycle assessment indicates a reduction of 817.6 kg CO2 eq compared to traditional plastic-to-fuels technology. These findings advance the plastic circular economy and bring us closer to commercial implementation.
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