Research Area

Hydrogen Production from Plastic Wastes

  • 작성일 : 2024-12-11
  • 작성자 : 김우재교수님연구실 관리자

The accumulation of plastic waste is a pressing global issue, with conventional recycling and disposal methods proving insufficient to address its environmental impact. Existing chemical recycling strategies, such as pyrolysis and steam gasification, often require high temperatures and generate undesirable byproducts such as CO2 and CO. 


In contrast, ATT with NaOH operates at significantly lower temperatures and enhances plastic decomposition efficiency while simultaneously capturing carbon, resulting in cleaner hydrogen production. Despite its promise, the fundamental reaction mechanisms governing ATT, particularly for mixed plastic feedstocks, remain largely unexplored.


We systematically investigate the ATT process using general plastic wastes, particularly polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), and polypropylene (PP), both as single polymers and in mixtures.


1. High-purity hydrogen production from plastic wastes

2. Direct conversion of mixed plastics (pre-sorting-freestrategy):

3. Enhanced reactivity via thermal oxidation 

4. Mechanistic insights from density functional theory (DFT) calculations

5. Strong scalability for practical applications: 


플라스틱 폐기물의 축적은 전 세계적으로 시급한 문제이며, 기존의 재활용 및 처리 방법은 그 환경적 영향을 해결하기에 충분하지 않습니다. 열분해(pyrolysis) 및 증기 가스화(steam gasification)와 같은 기존의 화학적 재활용 전략은 일반적으로 고온이 필요하고, CO₂ 및 CO와 같은 바람직하지 않은 부산물을 생성하는 문제가 있습니다.

반면, 우리 연구실에서 오랜기간 연구 중인 수산화나트륨(NaOH)을 이용한 알칼리 열처리(ATT)는 훨씬 낮은 온도에서 작동하며, 플라스틱 분해 효율을 향상시키는 동시에 탄소를 포집하여 보다 청정한 수소 생산을 가능하게 합니다. 그럼에도 불구하고, 특히 혼합 플라스틱 공급원에 대한 ATT의 근본적인 반응 메커니즘은 아직 충분히 밝혀지지 않았습니다. 

본 연구실에서는 일반적인 플라스틱 폐기물인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)을 단일 고분자 및 혼합물 형태로 사용하여 ATT 공정적용, 폐플라스틱 폐기문제를 해결함과 동시에, 이를 온실가스 발생없이 청정한 수소로 변환시키는 친환경 폐플라스틱 수소 전환 공정에 대해 연구하고 있습니다.


주요 연구 내용은 다음과 같습니다:

  1. 1. 플라스틱 폐기물로부터의 고순도 수소 생산

  2. 2. 사전 선별이 필요 없는 혼합 플라스틱의 직접 전환 전략

  3. 3. 열산화를 통한 반응성 향상

  4. 4. 밀도 범함수 이론(DFT) 계산을 통한 반응 메커니즘 분석

  5. 5. 실제 적용을 위한 높은 확장성