Железо и спирт произвели революцию в переработке отходов ПЭТ-пластика

Исследование, проведенное японскими и малазийскими исследователями, подробно описано в журнале *Industrial Chemistry and Materials*. ПЭТ, распространенный полиэфирный пластик, создает значительные проблемы для переработки. Хотя бутылки из ПЭТ для воды можно перерабатывать путем плавления и реформинга, этот процесс часто приводит к получению пластика более низкого качества и требует тщательного отделения от других материалов.

Текущие проблемы переработки

Переработка смешанных отходов и полиэфирных тканей особенно сложна. Ткани из смешанных волокон, такие как поли-хлопок, требуют распутывания отдельных волокон, что усложняет процесс переработки. Традиционные методы переработки ПЭТ включают высокие температуры и едкие кислоты или основания, что делает их менее пригодными для широкого использования.

Более простое решение

Исследователи разработали метод, который работает при температурах ниже 200°C, что относительно низко по сравнению с промышленными стандартами. Этот подход использует этанол и экономически эффективный катализатор на основе железа, в частности хлорид железа (FeCl3) или бромид железа (III) (FeBr3), для деполимеризации ПЭТ в его составные мономеры.

Инновации-катализаторы

Хлорид железа (FeCl3) и бромид железа (III) (FeBr3) отличаются низкой стоимостью и широкой доступностью, что делает их практичным выбором для крупномасштабных процессов переработки. Эти катализаторы на основе железа работают, способствуя разрыву эфирных связей в ПЭТ, что является важным шагом в превращении полимера обратно в сырье. В отличие от традиционных катализаторов, требующих высоких температур и коррозионных условий, FeCl3 и FeBr3 эффективно работают в более мягких условиях — 160–180 °C. Это не только снижает потребление энергии, но и минимизирует воздействие на окружающую среду, связанное с более жесткими химическими процессами.

Эффективность этих катализаторов объясняется их способностью создавать реактивные промежуточные продукты, которые эффективно расщепляют эфирные связи в ПЭТ. Этот процесс генерирует высокочистые мономеры, а именно диэтилтерефталат (ДЭТ) и этиленгликоль (ЭГ), которые необходимы для производства нового ПЭТ или других высококачественных материалов.

Прорыв в переработке текстиля

Команда успешно применила этот метод к образцу текстильных отходов, состоящему из 65% ПЭТ и 35% хлопка. Всего за 16 часов они отделили мономеры от текстиля, получив чистый хлопок и мономеры. Этот селективный процесс также оказался эффективным при удалении ПЭТ из различных пластиковых смесей, включая сложные смеси.

Хлорид железа, широко используемый и недорогой катализатор, сыграл решающую роль в этом процессе. Его эффективность в продвижении реакции деполимеризации в мягких условиях делает его многообещающей альтернативой более дорогим или экологически вредным катализаторам. Исследователи подчеркивают, что этот метод может проложить путь к более чистым процессам химической переработки с использованием коммерчески доступных катализаторов, потенциально революционизируя отрасль переработки.

Заглядывая в будущее

Использование катализаторов на основе железа является примечательным достижением, поскольку оно снижает зависимость от дорогих и менее экологически чистых альтернатив. В настоящее время команда изучает, смогут ли они достичь аналогичных результатов в более мягких условиях, потенциально расширяя применимость метода. Это достижение представляет собой значительный шаг вперед в технологии переработки, предлагая многообещающее решение растущей проблемы пластиковых и текстильных отходов.