Американские ученые нашли способ разложения ПЭТ с помощью воздуха

Используя недорогой катализатор и влагу, исследователи Северо-Западного университета в Чикаго разработали новый простой метод рециклинга пластиковых отходов

ПЭТ широко используется для упаковки продуктов питания и производства бутылок для напитков. Он составляет 12% от общего объема пластиковых изделий в мире. Из-за своей стойкости ПЭТ является одним из основных источников пластикового загрязнения.

Современные методы разложения пластика требуют жестких условий, таких как экстремально высокие температуры, большие затраты энергии и использование растворителей, которые создают токсичные побочные продукты. Катализаторы, применяемые в этих реакциях, зачастую дороги (например, платина и палладий) или токсичны, что приводит к дополнительному загрязнению. После реакции рециклированные материалы приходится отделять от растворителей, что занимает много времени и требует дополнительных энергозатрат.

Ученые Северо-Западного университета использовали катализатор на основе молибдена и активированный уголь – недорогие, распространенные и нетоксичные материалы. Чтобы инициировать процесс, они смешали ПЭТ с катализатором и активированным углем, а затем нагрели. Полиэфирные пластики представляют собой крупные молекулы, соединенными химическими связями. Спустя короткое время эти связи разрушились.

Затем исследователи подвергли материал воздействию воздуха. Благодаря небольшому количеству влаги из воздуха материал превратился в мономер – терефталевую кислоту, ценное исходное вещество для производства полиэфиров. Единственным побочным продуктом оказался ацетальдегид – востребованный и легко удаляемый промышленный химикат.

Йоси Кратиш, соавтор исследования из Северо-Западного университета:
«Самое захватывающее в нашем исследовании то, что мы использовали влагу из воздуха для разрушения пластика, добившись исключительно чистого и избирательного процесса. Восстановив мономеры – основные строительные блоки ПЭТ, мы можем перерабатывать их или даже использовать для создания более ценных материалов».

Новый процесс оказался быстрым и эффективным. Всего за четыре часа ученые смогли извлечь 94% возможного количества терефталевой кислоты. При этом катализатор оказался прочным и многоразовым, то есть его можно использовать снова и снова без потери эффективности. Использование влаги из воздуха позволяет исключить растворители, снизить энергозатраты и избежать применения агрессивных химикатов, что делает процесс чище и экологичнее.

Использование нового метода, подвергающего рециклингу только полиэфиры, избавляет от необходимости предварительной сортировки пластика перед применением катализатора, что является огромным экономическим преимуществом для отрасли. В результате тестирования метода на реальных отходах, таких как пластиковые бутылки, ткани и смешанные пластики, он оказался столь же эффективным, разлагая даже окрашенные пластики, превращая их в чистую, бесцветную терефталевую кислоту.

Следующим шагом ученые планируют масштабировать процесс для промышленного использования. Оптимизировав его для крупных предприятий, они надеются обеспечить вторичную переработку огромных объемов пластиковых отходов.

Исследование недавно было опубликовано в журнале Green Chemistry, издаваемом Королевским химическим обществом.

Ранее портал POLY&PRO сообщал, что российские ученые с помощью облучения изменили физико-химические и физико-механические свойства ПЭТ, повысив таким образом потенциал для апсайклинга и утилизации.

Mccormick.northwestern.edu.