Ученые разработали новый метод переработки пластика с использованием влаги из воздуха

Исследователи разработали простой новый метод использования влаги из воздуха для разложения отходов, который может стать решением мировой проблемы пластика.

Процесс начинается с недорогого катализатора, который разрушает связи в полиэтилентерефталате (ПЭТ), наиболее широко используемом пластике в семействе полиэфиров. После разрушения материал просто подвергается воздействию окружающего воздуха для преобразования ПЭТ в мономеры — основные строительные блоки пластика.
Исследователи полагают, что эти мономеры затем могут быть переработаны или переработаны в более ценные материалы.

Новая технология, которая безопаснее, дешевле и экологичнее существующих методов переработки пластика, открывает многообещающий путь к созданию экономики замкнутого цикла для пластмасс.

«Что особенно интересно в нашем исследовании, так это то, что мы использовали влагу из воздуха для разрушения пластика, добившись исключительно чистого и селективного процесса», — сказал в пресс-релизе Йоси Кратиш, который также является соавтором исследования.

Устойчивое решение

Исследователи использовали молибденовый катализатор и активированный уголь — оба материала недорогие, широко распространенные и нетоксичные.

Для начала процесса они соединили ПЭТ с катализатором и активированным углем, а затем нагрели смесь. Полиэфирные пластики состоят из больших молекул с повторяющимися звеньями, соединенными химическими связями. За короткое время эти связи распались.

Затем исследователи подвергли фрагментированный материал воздействию воздуха. При наличии лишь следов влаги он превратился в терефталевую кислоту (ТФК), чрезвычайно ценный прекурсор для полиэфиров. Единственным побочным продуктом был ацетальдегид, легко удаляемый промышленный химикат, имеющий коммерческую ценность.

«В среднем, даже в относительно сухих условиях, атмосфера удерживает около 10 000–15 000 кубических километров воды», — сказал Навин Малик, первый автор исследования.

«Использование влажности воздуха позволяет нам отказаться от использования большого количества растворителей, сократить энергозатраты и избежать использования агрессивных химикатов, делая процесс более чистым и экологически безопасным».

Кратиш заявил, что система работала безупречно, но дала сбой, когда было добавлено больше воды, так как избыток нарушил ее работу. Поддержание правильного баланса имело решающее значение, и в конечном итоге естественная влажность воздуха обеспечивала идеальное количество.
Пластиковая проблема

Пластики ПЭТ, широко используемые в упаковке пищевых продуктов и бутылках для напитков, составляют 12% мирового потребления пластика. Они являются основным источником загрязнения пластиком из-за своей устойчивости к естественному разложению. После использования они либо оказываются на свалках, либо распадаются на крошечные микропластики или нанопластики, загрязняя сточные воды и водные пути.

Переработка пластика остается одним из основных направлений исследований, однако существующие методы часто основаны на экстремальных условиях, таких как высокие температуры, интенсивное использование энергии и агрессивные растворители, которые приводят к образованию токсичных побочных продуктов.

Более того, катализаторы, такие как платина и палладий, дороги и способствуют проблеме отходов. После завершения реакции исследователи должны отделить переработанные материалы от растворителей — процесс, который является как трудоемким, так и энергоемким

«Вместо использования растворителей мы использовали водяной пар из воздуха. Это гораздо более элегантный способ решения проблем переработки пластика», — сказал Кратиш.

Быстро и эффективно

Процесс является и быстрым, и эффективным, восстанавливая 94% возможного ТПА всего за четыре часа.

Катализатор не только долговечен, но и пригоден для вторичной переработки, сохраняя свою эффективность при многократном использовании. Более того, метод разработан для работы со смешанными пластиками, избирательно направляя полиэфиры на переработку. Такая селективность устраняет необходимость предварительной сортировки, что дает значительное экономическое преимущество для отрасли переработки.

При тестировании на реальных материалах, таких как пластиковые бутылки, одежда и смешанные пластиковые отходы, процесс оставался высокоэффективным, даже расщепляя цветной пластик до чистого бесцветного ТПА.

В дальнейшем исследователи намерены масштабировать процесс для промышленного применения, гарантируя, что он сможет эффективно перерабатывать большие объемы пластиковых отходов.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Green Chemistry, издаваемом Королевским химическим обществом.

Источник: https://obrag.org/2025/03/scientists-develop-new-method-to-recycle-plastics-using-air-moisture/