Полиэтиленовые отходы научились превращать в ценные химические вещества под действием света
Международная группа специалистов предложила технологию превращения отходов из полиэтилена (ПЭ) в исходное сырьё для получения ценных химических веществ. Поможет в этом фотокатализ — это воздействие света в присутствии катализатора, то есть вещества, которое ускоряет реакцию, но при этом не расходуется.
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.
— Шижан Цяо, профессор Университета Аделаиды.
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.
- Дмитрий Ладыгин
- pexels.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Кто на самом деле сделал Терракотовую армию: историческую сенсацию рассмотрели в отпечатках на древней глине
Поразительно, но открытие китайских ученых перекликается с исследованиями по Древнему Египту и Ближнему Востоку...
Летние каникулы длиной… в два с половиной года: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу
По этой удивительной истории запросто можно снять отличный сериал. Даже несколько сезонов...
Самое древнее кораблекрушение в истории: что нашли турецкие ученые на судне, которое утонуло 4600 лет назад?
Подобные артефакты в свое время находили не только в легендарной Трое, но и рядом с Великой пирамидой в Египте...
Маск только что показал летающий автомобиль: история говорит, что это может не сработать
Почему эксперты Popular Mechanics не верят в успех нового проекта владельца SpaceX и Tesla...
В 2025 году в Беринговом море неожиданно появилось огромное количество крабов
Теперь ученые наконец-то нашли разгадку природной аномалии...
Каспийское море снова изменилось: какие острова нанесут на новые карты
Почему географы очень строги к таким объектам и какие требования предъявляют к ним...
Что массово убивало пингвинов в 2024-м: ученые подозревали птичий грипп, но они ошибались
Поразительно, но виновник массовой гибели птиц больше 20 лет находился под носом у исследователей, а они его не замечали...
Почему ледник Судного дня не перестанет таять, даже если остынут моря и океаны?
Новое исследование показало: у Антарктиды есть поразительные сценарии будущего, от которых зависит судьба всего мира...
Ковчег русских детей: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу (продолжение)
Никто и не ожидал, что летние каникулы вдруг затянутся на два с половиной года...
Муравьи Дракулы охотятся с первого дня жизни: их мозг может объяснить такую «кровожадность»
По словам ученых, когда-то такими были все муравьи, но что-то заставило их поменять свое поведение...
Похоже, между кошками и их хозяевами существует загадочная гормональная связь
Этот эксперимент напрашивался уже давно, но после вопросов стало еще больше...
Вот почему самый загадочный в мире 600-летний текст до сих пор не расшифрован
Рукопись Войнича могли переплести не по порядку, и этот факт дает ответы на многие вопросы...