Исследователи из Технологического института Джорджии разработали революционный метод разложения пластиковых бутылок и пищевой упаковки с использованием механической силы вместо тепла или химикатов, предлагая потенциально более быстрое и чистое решение растущего глобального кризиса пластиковых отходов.Прорыв, опубликованный на этой неделе в журнале Chem, демонстрирует, как «механохимические» реакции — химические процессы, приводимые в действие механическими столкновениями — могут быстро преобразовывать полиэтилентерефталат (ПЭТ) обратно в его основные строительные блоки при комнатной температуре.
Технология шаровой мельницы преобразует переработку
Под руководством постдокторанта Кинги Голомбек и профессора Карстена Сиверса из Школы химической и биомолекулярной инженерии Технологического института Джорджии исследовательская группа использует металлические шары в машинах, называемых шаровыми мельницами, для физического удара по твердым кускам ПЭТ. В сочетании с гидроксидом натрия эти столкновения генерируют достаточно энергии для разрушения химических связей пластика без необходимости использования опасных растворителей.
«Мы показываем, что механические удары могут помочь разложить пластик на исходные молекулы контролируемым и эффективным способом», — сказал Сиверс. «Это может превратить переработку пластика в более устойчивый процесс».
Процесс обеспечивает полную деполимеризацию ПЭТ всего за семь минут, при этом исследователи могут извлечь 97% мономеров с чистотой 99% — уровни качества, которые могут обеспечить истинную циркулярную переработку, а не даунсайклинг. Каждое столкновение создает крошечные кратеры в пластике, где концентрируется энергия, растягивая и растрескивая материал, чтобы открыть новые поверхности для химических реакций.
Решение проблемы пластикового кризиса
Инновация появляется в условиях, когда глобальные объемы пластиковых отходов достигают критических уровней. Earth Action For Impact прогнозирует, что в 2025 году во всем мире будет произведено 225 миллионов тонн пластиковых отходов, при этом почти 32% из них, вероятно, будут неправильно утилизированы и загрязнят окружающую среду. В настоящее время эффективно перерабатывается только 9% пластиковых отходов.
ПЭТ, который ежегодно используется в количестве десятков миллионов тонн для производства бутылок, упаковки пищевых продуктов и текстильных волокон, представляет особые проблемы для переработки из-за своей долговечности. Традиционные методы химической переработки требуют высоких температур и агрессивных химикатов, что делает их энергозатратными и экологически проблемными.
Подход Технологического института Джорджии уже привлек поддержку промышленности со стороны Исследовательского института Toyota в Северной Америке, который поддерживает усилия по масштабированию процесса от лабораторного до пилотного уровня. Технико-экономический анализ показывает, что механохимический метод может достичь минимальной продажной цены в $0,99 за килограмм, что потенциально делает его экономически жизнеспособным, если отходы ПЭТ можно собирать менее чем за $500 за тонну.
«Успех механохимической переработки в лабораторном масштабе с ее потенциалом для промышленного применения подчеркивает важность постоянных инвестиций в такие инновационные технологии переработки», — заявил Оскар Даура, младший научный сотрудник в Dow Chemical.
Команда теперь планирует протестировать потоки реальных отходов и изучить, могут ли аналогичные методы работать для других трудноперерабатываемых пластмасс, потенциально предлагая путь к реальным решениям в области циркулярной экономики для индустрии пластмасс.
Комментариев нет:
Отправить комментарий