Американские химики разработали набор реакций, позволяющий полностью перерабатывать отработанный пластик на базе полициануратных полимеров с минимальными затратами энергии и ресурсов. Это позволит использовать пластиковый мусор для производства новых изделий из этого же сырья, сообщила в понедельник пресс-служба университета штата Колорадо в Боулдере (CU).
"Наш подход готов к коммерциализации и промышленному применению. Он принесет огромную пользу не только для создания новых сортов пластика, но и для переработки и конвертирования полимеров. В конечном итоге, он позволит нам создать множество новых материалов, не уступающих по свойствам уже существующим видам пластика", - заявил професор CU Чжан Вэй, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Каждый год в сточные воды и на свалки попадает примерно 300 млн тонн пластикового мусора, большая часть которого не разлагается микробами и остается в почти нетронутом виде на протяжении десятков и даже сотен лет. По этой причине последние полвека экологи и океанологи часто в шутку называют "пластиковым периодом" из-за огромного количества микрофрагментов полимеров в водах мирового океана.
Накопление пластика в гидросфере и на свалках связано с тем, что процесс переработки этого материала крайне неэффективен с экономической точки зрения. Причиной этого является то, что связи внутри молекул полимеров образуются очень легко, тогда как разорвать их очень тяжело без приложения больших количеств энергии, что почти всегда делает процесс переработки пластика нерентабельным.
Полностью перерабатываемый пластик
Профессор Чжан Вэй и его коллеги предположили, что эту проблему можно обойти, если изначально разрабатывать пластик таким образом, что и реакции формирования полимеров, и реакции их разложения будет одинаково легко осуществить. Руководствуясь этой идеей, ученые изучили то, как формируются связи в полициануратных полимерах, широко применяемых при производстве разных типов термореактивных пластмасс.
Как правило, для производства этого типа пластика используют молекулы ароматических углеводородов и различные производные циановой кислоты. Их взаимодействия при высоких температурах приводят к образованию прочного пластика, который тяжело разложить.
Американские химики выяснили, что от этого свойства полициануратов можно избавиться, если заменить часть атомов углерода на азот и заставить оставшиеся атомы углерода соединиться с кислородом. В результате подобной обработки возникнет новый тип одиночных звеньев полимера, которые будут образовать прочные связи друг с другом при нагреве, но при этом легко разлагаться в том случае, если погрузить пластик в горячую смесь из спирта и раствора карбоната калия.
Последующие тесты показали, что подобным образом можно многократно разлагать пластик и повторно использовать полученное сырье, чей химический состав фактически не меняется в ходе каждого цикла переработки. Это одновременно резко удешевляет производство пластиковых товаров и позволяет защитить природу от накопления в ней мусора, подытожили ученые.
