Группа исследователей, возглавляемая инженерами из Техаса, разработалалазерный метод расщепления прочного пластика на ценные компоненты. Этот экологически чистый способ борьбы с загрязнением пластиком предлагает эффективное решение для утилизации материалов, которые сложно перерабатываются. Метод включает облучение пластика с использованием дихалькогенидов переходных металлов, что позволяет быстро разложить молекулы и вернуть ресурсы в производство.
Загрязнение миллионами тонн пластиковых отходов, которые ежегодно накапливаются на свалках и в океанах, стало одной из наиболее серьезных экологических проблем современности. Традиционные методы утилизации пластика, такие как механическая переработка и химическое разложение, часто требуют значительных энергетических затрат и могут негативно влиять на окружающую среду. К тому же они не всегда высоко эффективны. Исследователи намерены использовать новое открытие: инновационный лазерный метод расщепления пластика.
Маломощное световое излучение разрушает химические связи в пластике, в результате чего образуются новые химические соединения, а сами материалы преобразуются в люминесцентные углеродные точки. Эти углеродные наноматериалы становятся все более востребованными благодаря своему широкому применению, и такие точки могут быть использованы как устройства хранения данных для будущих компьютерных систем. «Это действительно впечатляет — преобразовать пластик, который сам по себе вряд ли когда-либо разложится, и превратить его в полезный материал для различных отраслей», — отметил Джинганг Ли, аспирант Калифорнийского университета в Беркли, начавший свои исследования в Техасском университете.
Активация C-H представляет собой реакцию, при которой избирательно разрываются углерод-водородные связи в органических молекулах, что позволяет образовать новые химические связи. В проведенном исследовании двумерные материалы использовались в качестве катализаторов для реакции, в результате которой молекулы водорода превращались в газ. Это привело к возможности соединить углеродные молекулы между собой, образуя участки, способные сохранять информацию.
Тем не менее для оптимизации процесса активации C-H с помощью света и его адаптации для промышленного использования необходимы дальнейшие исследования и разработки. Однако это исследование уже представляет собой значительный шаг в обнаружении устойчивых методов переработки пластиковых отходов. Метод активации C-H, который был продемонстрирован в этом исследовании, может быть применен к различным длинноцепочечным органическим соединениям, таким как полиэтилен и поверхностно-активные вещества, широко используемые в наноматериалах.
За последние два десятилетия до 2019 года производство пластика в мире удвоилось. Прогнозы показывают, что к 2040 году производство и переработка пластика могут потреблять до 20% мировой добычи нефти и использовать 15% годового выброса углерода. Огромное количество производимого нами пластика в итоге становится отходами. С увеличением производства пластика происходит рост его накопления на свалках, в водоемах и океанах. К 2060 году количество пластиковых отходов может увеличиться втрое по сравнению с современными уровнями.