Процесс, использующий солнечную энергию, превращает пластиковые отходы в уксусную кислоту

Исследователи из Университета Ватерлоо открыли способ превращения пластиковых отходов в уксусную кислоту, основной ингредиент уксуса, с помощью солнечного света. Это открытие открывает многообещающий новый подход к сокращению пластикового загрязнения посредством фотокатализа, одновременно создавая полезный химический продукт с добавленной стоимостью с помощью процесса, вдохновленного природой.

«Наша цель заключалась в решении проблемы загрязнения пластиком путем преобразования микропластиковых отходов в высокоценные продукты с помощью солнечного света», — сказал доктор Имин Ву, профессор машиностроения и мехатроники, а также заведующий кафедрой новых энергетических материалов и устойчивого развития имени семьи Тан. Исследование проводилось под руководством аспиранта Университета Ватерлоо Вэй Вэя.

Исследование под названием «Биоинспирированный каскадный фотокатализ на нитриде углерода с одним атомом железа позволяет перерабатывать пластиковые отходы для эффективного производства уксусной кислоты» было недавно опубликовано в журнале Advanced Energy Materials .

Пластиковые отходы, в частности микропластик, были обнаружены во многих экосистемах планеты, что вызывает опасения по поводу угроз для наземной и морской жизни, а также для здоровья человека.

Как работает процесс, вдохновленный природой

Для решения этой проблемы команда разработала биоинспирированный каскадный фотокатализ с использованием атомов железа, внедренных в нитрид углерода, подобно тому, как некоторые виды грибов расщепляют органические вещества с помощью ферментов.

Под воздействием солнечного света этот материал запускает ряд химических реакций, которые с высокой селективностью превращают полимеры пластика в уксусную кислоту. Реакция происходит в воде, что делает ее особенно актуальной для решения проблемы загрязнения водных ресурсов пластиком.

Уксусная кислота широко используется в пищевой промышленности, химической промышленности и энергетике. Исследование показывает, что ее можно получать из обычных пластиковых отходов, включая ПВХ , ПП, ПЭ и ПЭТ, и она сохраняет свою эффективность в смешанных пластиковых композициях.

Благодаря этому подход хорошо подходит для реальных потоков отходов, предлагая многообещающую альтернативу сжиганию пластика и способствуя более циклическим подходам к использованию материалов, а также предоставляя новую стратегию для вторичной переработки пластика.

Потенциальное воздействие и будущие области применения

«Как с точки зрения бизнеса, так и с точки зрения общества, финансовые и экономические выгоды, связанные с этим нововведением, кажутся многообещающими», — сказал Рой Брауэр, исполнительный директор Института водных ресурсов и соавтор статьи, обосновывающей технико-экономический анализ.

«Этот метод позволяет использовать обильную и бесплатную солнечную энергию для разложения пластикового мусора без выброса дополнительного углекислого газа в атмосферу», — сказал Ву.

Полученные результаты также указывают на новые возможности для непосредственной борьбы с микропластиком. Поскольку этот процесс разлагает пластик на химическом уровне, он может помочь предотвратить накопление микропластика в водных системах.

Данное исследование соответствует инициативе Global Futures Университета Ватерлоо, которая поддерживает работу, направленную на продвижение устойчивых, циклических решений глобальных экологических проблем.

Хотя проект пока находится на лабораторной стадии, команда предполагает, что этот подход может быть адаптирован для масштабируемой переработки отходов с использованием солнечной энергии и очистки окружающей среды, а фотокаталитическая система вторичной переработки может быть дополнительно усовершенствована за счет стратегического проектирования материалов и производственных процессов.

Источник: https://phys.org/news/2026-02-sunlight-powered-plastic-acetic-acid.html