Исследователи разбирают и восстанавливают ПЭТ и ПП-упаковку с помощью нового химического процесса

Этот процесс эффективно разлагает полимеры на их основные химические предшественники, прокладывая путь к более устойчивому подходу к пластиковым отходам. Он особенно эффективен при работе с полиэтиленом, который содержится в одноразовых пластиковых пакетах, и полипропиленом, который используется в твердых пластиках, таких как посуда и багаж для микроволновки. Этот новый метод также эффективно разлагает смеси этих пластиков.

Масштабирование этого процесса может произвести революцию в переработке пластика, преобразуя отходы обратно в мономеры для нового производства пластика, что значительно сократит потребность в ископаемом топливе. Хотя полиэтилентерефталат (ПЭТ) был разработан в 1980-х годах для переработки, его объем невелик по сравнению с полиэтиленом и полипропиленом, которые доминируют в потоке пластиковых отходов.

Джон Хартвиг, профессор химии Калифорнийского университета в Беркли, возглавляющий исследование, объяснил: «Теперь мы можем вернуть полиэтилен и полипропилен к их исходным мономерам с помощью химических реакций, которые разрывают стабильные связи углерод-углерод. Это приближает нас к достижению той же эффективности переработки полиолефинов, что и для полиэфиров в бутылках для воды».

Подробности каталитического процесса были опубликованы 29 августа в журнале Наука. Новый метод заменяет дорогие, растворимые металлические катализаторы на экономически эффективные твердые, которые обычно используются в непрерывных поточных процессах. Эти твердые катализаторы повышают масштабируемость процесса.

Аспирант Ричард Дж. «RJ» Конк, работая с инженером-химиком Алексисом Беллом, разработал катализатор с использованием натрия на оксиде алюминия, который эффективно расщепляет полиолефиновые цепи, и оксида вольфрама на кремнии, который реагирует с этиленом с образованием пропилена. Этот процесс, известный как метатезис олефинов, эффективно преобразует всю полимерную цепь в пропилен или смесь пропилена и изобутилена, соединение, используемое при производстве полимеров и высокооктановых присадок к бензину.

Вольфрамовый катализатор оказался даже более эффективным, чем натриевый катализатор, обеспечив высокую эффективность в разрушении полипропиленовых цепей. «Эта комбинация оксида вольфрама и натрия на оксиде алюминия превосходит более сложные и дорогие катализаторы в получении пропилена и изобутилена», — отметил Хартвиг.

Новые катализаторы позволяют избежать необходимости удаления водорода для образования двойных связей углерод-углерод, что было сложной особенностью более ранних процессов. Вместо этого они более эффективно разрывают длинные углеродные цепи, превращая их в ценные мономеры. Процесс достиг почти 90% эффективности в превращении полиэтилена и полипропилена в газы при комнатной температуре.

Несмотря на проблемы с загрязняющими веществами, такими как ПЭТ и ПВХ, которые могут снизить эффективность, процесс остается многообещающим благодаря существующим методам переработки, которые разделяют различные виды пластика.

Хартвиг ​​подчеркнул важность решения проблемы переработки трудноперерабатываемых пластиков. «Хотя переработка пластика для лучшей перерабатываемости — это идеальный вариант, существующие методы все еще могут оказать значительное влияние. Наша работа показывает потенциал для коммерческого применения этой технологии», — сказал он.

Исследование было поддержано Министерством энергетики (DE-AC02-05CH11231) и проведено в соавторстве с аспирантами Калифорнийского университета в Беркли и исследователями Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.