Ученые ТПУ предложили получать материалы для очистки воды из отходов ПЭТ

Ученые Томского политехнического университета и зарубежных вузов предложили получать из отходов полиэтилентерефталата компоненты для пористых материалов, применяемых при очистке воды и газов, разделении веществ и в катализе. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Horizons.

Разработанный подход позволяет перерабатывать ПЭТ в производные терефталевой кислоты — 2-нитротерефталевую и 2-иодтерефталевую кислоты. Затем эти соединения используют для получения металл-органических координационных полимеров — трехмерных кристаллических структур с большим количеством пор.

Обычно ПЭТ сначала разлагают, после чего выделяют и очищают промежуточный продукт, а затем вводят в его структуру необходимую функциональную группу. Исследователи объединили эти операции в одном реакционном процессе. По их оценке, это сокращает число стадий, снижает потребность в оборудовании и исключает очистку нескольких промежуточных соединений.

В основе метода лежат известные химические превращения, включая реакцию Тронова — Новикова, разработанную в ТПУ в середине XX века. В качестве сырья ученые использовали пищевые контейнеры, бутылки, окрашенный полиэстер и промышленные ПЭТ-отходы. Метод также проверяли на смесях ПЭТ с полиэтиленом.

По расчетам авторов работы, стоимость получения нитротерефталевой кислоты таким способом может быть в пять-семь раз ниже стоимости коммерческого аналога. Для иодсодержащих соединений расчетная разница достигает 75–80 раз. Эти оценки относятся к получению химических компонентов, а не ко всей стоимости готовых очистных материалов.

Полученные из вторичного ПЭТ металл-органические каркасы продемонстрировали кристалличность, микропористость и термическую устойчивость, сопоставимые с материалами из коммерчески доступного сырья. Иодсодержащие структуры могут улавливать хлорированные органические загрязнители, а нитросодержащие — использоваться как катализаторы.

Для рынка вторсырья разработка важна как пример химической переработки с повышением ценности продукта. Вместо возврата ПЭТ к исходному полимеру отходы предлагается направлять на выпуск специализированных химических соединений. Возможность работы с окрашенным сырьем и смесями ПЭТ с полиэтиленом потенциально расширяет доступную сырьевую базу, включая часть потоков, которые сложнее использовать в механическом рециклинге.

При этом технология пока находится на исследовательской стадии. Ученые планируют масштабировать процесс и оценить весь цикл — от сбора и измельчения отходов до производства и применения готовых металл-органических каркасов. Такая оценка должна показать, сохраняются ли экономические и экологические преимущества при переходе к более крупным объемам.

В работе участвовали специалисты Томского политехнического университета, Венского технического университета и Университета Страны Басков.

Фото: ТПУ (https://tpu.ru/)