Одна часть ученых в мире усиленно работает над созданием новых полимеров и композитных материалов из пластиков. Другие же ученые заняты обратной проблемой - как разложить полимер на составляющие. И в последнем вопросе химикам из Великобритании и Китая удалось сделать настоящий прорыв. Они предложили малозатратный и быстрый способ разрушения полиолефинов (полиэтилен, полипропилен). Причем на выходе они получили водород и многослойные углеродные нанотрубки. Подобные нанотрубки сегодня имеют большую ценность и огромные перспективы использования. Не менее ценен в химической промышленности и чистый водород.
Для химической переработки полиолефинов, как правило, используют пиролиз и паровой риформинг. В ходе этих реакций из полиолефинов (полиэтилена, полипропилена и так далее) сначала получается смесь легких углеводородов, а далее смесь водорода и угарного газа (СО). Пиролиз и паровой риформинг полиолефинов протекают при очень высоких температурах - порядка 750С. Поэтому утилизировать полиолефины подобными методами очень тяжело и затратно. Более того, подобные методы вредны для экологии, ведь по подсчетам ученых на 1 кг водорода, полученного из пластиковых отходов, приходится около 12 кг угарного газа, который выбрасывается в атмосферу.
Принципиально новый и более дешевый способ переработки полиолефинов предложили английские и китайские химики под руководством Питера Эдвардса из Университета Оксфорда. Суть метода заключается в использовании катализатора из смешанного оксида железа и алюминия FeAlOx в совокупности с микроволновым излучением. Описание метода опубликовано в журнале Nature Catalysis.
Изначально пластиковые отходы необходимо измельчить в крошку. Размер частиц полимеров должен составлять 1-5 мм. После этого полимерную крошку нужно смешать с порошковым катализатором FeAlOx. Получившуюся смесь ученые предлагают обработать микроволновым излучением в течение 30-90 секунд.
Такая процедура полностью разлагает полимер. При этом на выходе получается газообразные составляющие (водород, метан, этан, углекислый газ и угарный газ) а также чистый углерод в основном в виде нанотрубок. Среди газообразных составляющих превалирует водород - до 90% объема. Оставшиеся 10% - это метан, этан, углекислый газ и угарный газ. Собственно катализатор FeAlOx остается в неизменном виде и может быть использован повторно.
По такому способу ученым удалось получить больше всего водорода (55,6 миллимоль на грамм материала) из полиэтилена высокой плотности. В газообразный водород превратились 97% всех содержащихся в полимерных молекулах атомов водорода. Полученные нанотрубки по новому методу оказались отличного качества: они были однородны по строению и диаметру.
Предложенный метод переработки полиолефинов весьма и очень перспективный. Его главные преимущества: дешевизна, простота и экологичность. Более того получаемые на выходе водород и углеродные нанотрубки делают полимерные отходы очень ценным ресурсом.
Для справки:
Водород применяется в химической, авиационной, нефтеперерабатывающей, косметической, пищевой промышленности. Также его используют как ракетное топливо.
Углеродные нанотрубки были открыты сравнительно недавно. Точную дату их открытия не называют. Тем не менее первым рассмотреть структуру многослойных нанотрубок смог японский физик Сумио Иидзима в 1991 году. Уже сейчас для нанотрубок предсказывают множество сфер применения: сверхпрочные нити, композитные материалы, нановесы, транзисторы, нанопровода, наноантенны, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы,капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов, нанопипетки, искусственные мышцы и многое другое.
Понравилась статья? Ставим лайк 👍и подписываемся на канал.