Свои выводы и наблюдения коллектив разработчиков опубликовал в журнале Science Advances («Научные достижения»). Возглавлял исследовательский проект Шижан Цяо, профессор Университета Аделаиды, Австралия.
Цяо сообщил, что они в результате переработки отходов из ПЭ получили этилен и пропионовую кислоту, причём с высокой селективностью, то есть, проще говоря, с эффективным превращением сырья в целевые вещества.
Катализаторами послужили металлы в дисперсном виде, то есть в виде фрагментов, которые не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Типичный фотокатализатор для таких целей — диоксид титана с изолированными атомами палладия на его поверхности. Фотокатализ протекал при комнатной температуре с окислением.
Почти 99% полученного продукта составила пропионовая кислота — это слабая органическая кислота с множеством применений: гербициды, лекарства, пластмассы, растворители, пластификаторы, моющие средства, консерванты для продуктов питания и кормов, средства от плесени и так далее. Такой большой выход получаемого вещества выгоден, так как не нужны промежуточные химически реакции по разделению «полуфабрикатов». Также важно, что реакция для переработки полиэтиленовых отходов новым способом не нуждается в промышленном процессе с потреблением топлива — нужна лишь солнечная энергия.
Второй продукт на выходе из фотокатализа, этилен, — это также важное химическое сырьё. Так, на его основе получают тот же полиэтилен, уксусную кислоту, технический этиловый спирт и многое другое.
Полиэтилен — наиболее распространённый пластик в мире и потому представляет собой одну из наибольших угроз окружающей среде. Вместе с тем пластиковые отходы — это недостаточно используемый ресурс для производства новых пластмасс и других полезных товаров.
Это понимает не только научный коллектив из Австралии. Но каталитическая переработка отходов ПЭ всё ещё мало распространена из-за сложности. Тому виной химическая инертность полимеров, то есть их «нелюбовь» к вступлению в химические взаимодействия. А ещё случаются побочные реакции из-за сложного строения участвующих в этом молекул.
Понять, насколько значительный прогресс обещает научное достижение из Аделаиды, поможет представление о типичной технологии обращения с отходами. Сейчас ПЭ перерабатывают при температурах от 400 градусов Цельсия и выше, и на выходе — смесь сложного состава, а не готовые продукты.
Наше фундаментальное исследование обещает экологичное решение для одновременного сокращения загрязнения пластиком и производства ценных веществ из отходов для экономики замкнутого цикла
— Шижан Цяо, профессор Университета Аделаиды.
