近日,韓國科學技術院(KAIST)化學系研究團隊成功開發出一項創新技術,能將廢棄輪胎選擇性地轉化為高純度環狀烯烴。這些環狀烯烴是生產橡膠或尼龍纖維的重要高價值化學原料,此研究成果被視為廢棄輪胎回收領域的一個全新里程碑。
由KAIST化學系洪淳赫(Soonhyuk Hong)教授領導的研究團隊,透過開發基於雙催化劑(dual-catalyst)的連續反應系統,有效解決了廢棄輪胎的回收難題。這項突破性研究已發表於國際權威期刊《化學》(Chem)。
廢棄輪胎的組成複雜,由合成橡膠與天然橡膠混合而成,並添加了二氧化矽、碳黑和抗氧化劑等助劑,以最大化其物理強度和耐用性。尤其,硫化過程在橡膠鏈之間形成交聯結構(cross-linking),賦予輪胎耐熱、耐壓的特性,這也是廢棄輪胎化學回收面臨的主要挑戰之一。
過往的廢棄輪胎回收主要依賴高溫裂解(pyrolysis)或物理粉碎方法。裂解法雖然能將聚合物鏈在350-800°C的高溫下分解為燃料油,但存在能耗高、選擇性低,且產物多為低品質碳氫化合物混合物等明顯限制。
為克服這些挑戰,洪淳赫教授團隊開發出一種利用兩種催化劑將廢棄橡膠轉化為有用化學品的創新方法。第一種催化劑負責改變橡膠分子的鍵結結構,幫助其分解;第二種催化劑則透過閉環反應(ring-closing reaction)生成環狀化合物。
這項新製程展現出高達92%的選擇性和82%的產率。所生產的環戊烯(cyclopentene)可以回收再利用於橡膠生產,而環己烯(cyclohexene)則可用作尼龍纖維的原料,使其具有極高的工業應用價值。


