Радиация может помочь в решении проблем, связанных с пластиковыми отходами, и улучшить процессы переработки, полагают ученые. Исследователи Уральского федерального и Уральского государственного лесотехнического университетов с помощью облучения изменили физико-химические и физико-механические свойства полиэтилентерефталата (ПЭТФ), повысив таким образом потенциал для апсайклинга и утилизации, а также нашли пути к снижению энергетических затрат для перерабатывающих предприятий. Процесс модификации пластика исследователи описали в журнале Radiation Physics and Chemistry.
Исследователи облучили образцы ПЭТФ высокоэнергетическим электронным пучком (10 МэВ). С помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и физико-механических исследований, авторы установили, что облучение электронами снижает температуру плавления и повышает текучесть расплава. Материал становится легче обрабатывать, так как он начинает плавиться при более низких температурах. Это может облегчить его вторичную переработку и использование в различных сферах применения. Также под воздействием облучения проявились свойства, вероятно, ведущие к повышению рабочей температуры материала. Ученые заключили, что благодаря этому модифицированный ПЭТФ сможет сохранять свои механические характеристики при более высоких температурах.
«Использование радиационных технологий расширяет возможности для переработки полимерных отходов и их повторного использования, в том числе для создания новых материалов, — рассказал соавтор исследования, доцент кафедры экспериментальной физики УрФУ Руслан Вазиров. — Комплексные исследования изменения свойств полимерных материалов после воздействия излучения позволит разработать новые эффективные методы радиационных технологий для переработки полимеров».
Результаты исследования касаются не только переработки, но и обеспечения безопасности некоторых видов отходов. Как отметили авторы статьи, при радиационной обработке полностью инактивируются микроорганизмы. По ГОСТу для медицинских изделий достаточно дозы 25 кГр. Таким образом, предварительная радиационная обработка медицинских отходов позволит добиться биологической безопасности и подготовить их для дальнейшей переработки. В будущем случаев незаконного и опасного уничтожения специализированных отходов удастся избежать, если технология, описанная в статье, найдет применение.
«Модификация ПЭТФ высокоэнергетическим электронным пучком может стать ключом к эффективной переработке отходов этого полимера», — добавил профессор кафедры технологий целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров УГЛУ Алексей Шкуро.
Справка
Емкости для воды, молока и других жидкостей, одежда, автомобильные шины, шланги высокого давления — это воплощения полиэтилентерефталата, знакомого потребителю как ПЭТФ. Широта применения полимера сделала его одним из лидирующих видов отходов. Согласно расчетам экологической консалтинговой организации Earth Action, день, когда количество пластиковых отходов превысит возможности их утилизации, в России в 2024 году наступил 27 апреля. Глобальный Plastic Overshoot Day приходится на 2 сентября. В ежегодном докладе Earth Action говорится, что в России в 2024 году около 3,2 млн тонн пластиковых отходов не просто не будут переработаны, но даже не будут размещены на полигонах твердых бытовых отходов — они останутся в водоемах или незаконных стихийных свалках. Поэтому важно повышать эффективность переработки и вовлечения материалов из отходов в дальнейшее использование в технологических сферах.