Development of chemical recycling technology for fishing nets to reduce marine plastic waste

开发渔网化学回收技术以减少海洋塑料垃圾

基本信息

批准号：
22K05190
负责人：
岡島いづみ
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

海洋プラスチックごみの一因である漁網のケミカルリサイクル技術の確立を目指した、漁網素材プラスチックの分解の解明を目的とし、令和4年度は漁網素材の一つであるナイロン6 に焦点を当てて、2つの項目について研究を行った。研究項目[1]（漁網素材の分解・モノマー化のための触媒探索）では、今年度は水溶性酸触媒としてリン酸、水溶性塩基触媒として水酸化ナトリウムを取り上げて反応を行った。リン酸を添加した場合、ナイロン6の分解率（＝｛1―(水熱処理後の水に不溶な固体残渣[g]/ナイロン6仕込み量[g])｝×100)は、反応初期ではリン酸添加の系の方が無触媒条件に比べて分解率が10％程度高いものの、280℃では反応時間60分、300℃では30分以降で無触媒条件の方が分解率は高くなり、モノマーであるε-カプロラクタム収率もナイロン6分解率と同じ傾向を示した。一方で、ε-アミノカプロン酸収率はどの反応時間においてもリン酸を添加した系の方が高くなることが確認できた。水酸化ナトリウムを添加した場合、280℃と300℃ともに無触媒に比べて分解率は高くなったが、リン酸添加とは異なり、無触媒条件と比べてε-アミノカプロン酸収率が大幅に増加し、ε-カプロラクタム収率は減少した。更に酸化チタン、酸化ジルコニウム等の固体触媒についても検討を行い、触媒効果の違いについて確認することができた。研究項目[2]（反応相が漁網素材の分解・モノマー化に与える影響の解明）について、反応温度300℃において、反応圧力が3MPaの過熱水蒸気雰囲気では反応時間60～240分では、ナイロン6分解率は約18％を推移した。これは飽和水蒸気圧である8.6MPaの亜臨界水雰囲気での同じ反応時間範囲における分解率56～100％に比べて大幅に低下したことから、ナイロン6の分解・モノマー化において水の役割が大きいことが示された。

为了建立用于渔网的化学回收技术，这是海洋塑料废物的背后因素之一，我们对2022年的两项进行了研究，重点是尼龙6，这是一种渔网材料之一。在研究项目[1]（寻找渔网材料的催化分解和单体化）中，今年我们将磷酸用作水溶性酸催化剂和氢氧化钠作为水溶性碱基催化剂来进行反应。当添加磷酸时，尼龙6的分解速率（= {1-（在水热处理后不溶于水[G]/Nylon 6的费用量[G]/尼龙6的费用[G]×100）是，在反应的早期阶段，在反应的早期阶段，添加的磷酸盐分解速率在非磷酸盐的速度上比非caTAINTIC速率高10％。 280°C持续60分钟，在300°C下30分钟，然后在那之后持续30分钟，并且单体的ε-辅助酰胺分子的产量也显示出与尼龙6的分解速率相同的趋势。另一方面，在任何反应时间添加磷酸酸的系统中，ε-氨基辅助酸产量较高。当添加氢氧化钠时，与非催化酸的添加相比，在280°C和300°C下的分解速率都更高，但是与磷酸的添加不同，与非催化条件相比，ε-氨基辅助酸的产量显着增加，ε-caprolactam的产量均显着增加。此外，还研究了固体催化剂，例如氧化钛和氧化锆，可以证实催化作用的差异。关于研究项目[2]（阐明反应阶段对渔网材料分解和单体化的影响），在300°C的反应温度下，尼龙6分解速率约为18％，而反应压力为3MPA，反应时间为60至240分钟。这显着降低了在8.6 MPa的亚临界水气大气中相同的反应时间范围内的分解速率，这是饱和的水蒸气压力，而水蒸气压力为56-100％，表明水的作用在分解和单体中具有很大的作用。