Нагрев и смешивание открывают новые возможности переработки сложных полиэфирных отходов

Пластики на основе полиэфиров, такие как ПЭТ (полиэтилентерефталат), ПБТ (полибутилентерефталат) и ПТТ (политриметилентерефталат), широко используются в упаковке, текстильной промышленности и производстве инженерных материалов. В то время как обычные ПЭТ-бутылки относительно легко перерабатываются с помощью ферментативной деполимеризации, отходы смешанного полиэфира представляют собой серьёзную проблему из-за наличия красителей, пластификаторов и различий в структуре полимеров. Эти факторы затрудняют ферментативное расщепление, особенно когда полимеры кристаллизуются в плотно упакованные цепи.

Умное смешивание и термическая обработка: двухэтапное решение

В своём исследовании учёные предложили инновационную двухэтапную стратегию переработки. Сначала различные виды полиэфирных отходов были намеренно смешаны в контролируемых пропорциях, а затем нагреты до 270 °C. Этот процесс запускал переэтерификацию расплава — химическую реакцию, перестраивающую полимерные связи — благодаря остаточным катализаторам, таким как триоксид сурьмы, оставшимся после первоначального производственного процесса. Результатом стали сополимеры со случайной, менее кристаллической структурой, более подверженные ферментативному воздействию.

Однако в случаях, когда отходы с высоким содержанием ПБТ всё равно кристаллизовались слишком быстро, учёные добавляли сшивающий агент на основе эпоксидной смолы (метод витримеризации), чтобы замедлить затвердевание. Охлаждение расплава в ледяной бане приводило к образованию полимерной матрицы, которую ферменты могли расщеплять более эффективно.

От отходов к мономерам: переработка стала проще

Переработанный материал измельчали и обрабатывали стандартными ферментами для переработки ПЭТ. Примечательно, что выход извлекаемых мономеров резко возрос — с 20% для ПЭТ и всего 1% для ПБТ при индивидуальной переработке до 90% при их смешивании.

Это парадоксальное открытие предполагает, что смешивание, а не разделение, потоков полиэфирных отходов может быть более практичным и масштабируемым решением для химической переработки. Оно также открывает новые возможности для переработки сложных синтетических текстильных изделий из вторичного сырья, которые ранее оказывались на свалках или мусоросжигательных заводах.

Поскольку глобальный спрос на решения в области экономики замкнутого цикла растёт, этот метод может стать поворотным моментом для устойчивого управления отходами синтетических полимеров.

Источник: Основано на статье Санджукты Мондал, первоначально опубликованной на Phys.org, в которой суммируются результаты из Трудов Национальной академии наук (DOI: 10.1073/pnas.2505611122). Отредактировано и перефразировано для ясности и краткости.