Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) представили новый и энергоэффективный метод переработки пластмасс, который может решить проблему загрязнения пластиком, с которой мы сталкиваемся в настоящее время. Используя светодиоды и катализатор, исследователи разработали процесс, который позволяет превращать большинство пластмасс в полезные химические ингредиенты, используемые для хранения энергии.
Одной из основных проблем при переработке пластиков являются их инертные углерод-углеродные связи, которые требуют значительных энергетических затрат для их разрыва. Эти связи делают пластики стойкими к химическим веществам и обладающими высокими температурами плавления. Традиционные методы переработки пластиков, такие как пиролиз, требуют большого количества энергии и приводят к выбросу парниковых газов.
Однако новый метод, разработанный доцентом Су Хан Сеном, предлагает решение этой проблемы. Он использует светодиоды для активации и разрушения инертных углерод-углеродных связей в пластмассах с помощью коммерчески доступного катализатора ванадия. Процесс начинается с растворения или диспергирования пластмасс в органическом растворителе дихлорметане. Это позволяет полимерным цепям стать более доступными для фотокатализатора. Затем раствор смешивается с катализатором и подвергается воздействию светодиодного света в прозрачных трубках.
«Наш прорыв не только дает потенциальное решение на растущую проблему пластиковых отходов, но и позволяет повторно использовать углерод из этих пластмасс, вместо того, чтобы выбрасывать его в атмосферу в виде парниковых газов путем сжигания», — говорит профессор Су, изобретатель метода.
После отделения от раствора конечными продуктами являются химические ингредиенты , такие как муравьиная кислота и бензойная кислота, которые можно использовать для производства других химикатов, используемых в топливных элементах и жидких органических носителях водорода (LOHC). LOHC в настоящее время изучаются в энергетическом секторе, поскольку они играют решающую роль в развитии экологически чистой энергетики, учитывая их способность более безопасно хранить и транспортировать газообразный водород.
Этот инновационный процесс переработки пластиков имеет несколько преимуществ. Во-первых, он является энергоэффективным и может быть легко обеспечен возобновляемой энергией, в отличие от традиционных методов, основанных на использовании тепла. Во-вторых, он позволяет преодолеть проблему инертных углерод-углеродных связей, что делает возможной переработку пластиков, таких как полипропилен, полиэтилен и полистирол, которые обычно сжигаются или выбрасываются на свалки.
По словам профессора Су, их метод уникален тем, что в нем можно использовать как солнечный свет , так и обычные светодиоды, которые также можно запитать электричеством из возобновляемых источников, например от ветровой или геотермальной энергии, для полной переработки и дополнительной переработки широкого спектра пластмасс. Это даёт экологически чистое и энергоэффективное применение пластмасс в условиях экономики замкнутого цикла и повысить уровень переработки пластика.
Это исследование является частью более крупного проекта под названием SPRUCE: Устойчивое использование пластика для экономики замкнутого цикла (Sustainable Plastics RepUrposing for a Circular Economy). В нём также участвуют заместитель декана по научным исследованиям Школы бизнеса Наньяна профессор Синь (Симба) Чанг, и доцент Сайдул Ислам из Школы Социальных наук.
Кроме того, когда пластмассы перерабатываются в химическое сырье, это снижает потребность химической промышленности в сжигании ископаемого топлива для производства химического сырья, что еще больше сокращает выбросы парниковых газов за счёт сокращения производственной цепочки.
Социологический эксперт, доцент Ислам сказал: «Этот инновационный подход — путем преобразования пластиковых отходов в ценные ресурсы, такие как муравьиная кислота, — не только снижает бремя пластикового загрязнения, но и удовлетворяет растущий спрос на химическое сырье дял здравоохранения и создает новые возможности трудоустройства, особенно в секторах исследований, разработок и производства, тем самым способствуя экономическому росту с переходом к экономике замкнутого цикла».
Команда подала патент на свой фотокаталитический процесс, который был разработан с учетом промышленной масштабируемости, через университетскую инновационную и предпринимательскую компанию NTUitive. В настоящее время команда ищет партнеров для дальнейшей коммерциализации технологии, что может способствовать достижению Сингапуром цели по нулевым выбросам к 2050 году.
Таким образом, новый метод переработки пластиков, разработанный учеными из Наньянского технологического университета, представляет собой перспективное решение для проблемы загрязнения пластиком. Он не только энергоэффективен и экологически безопасен, но и может значительно повысить процент переработки пластиков по всему миру.
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.
Источники:
Чэнфэй Ли и др., Переработка небиоразлагаемых пластмасс с помощью фотокатализа недрагоценных металлов (Chenfei Li et al, Upcycling of non-biodegradable plastics by base metal photocatalysis), Chem (2023). DOI: 10.1016/j.chempr.2023.07.008