Пластик повсеместно присутствует в жизни людей. Тем не менее, когда изделия, содержащие пластик, выполняют свою миссию, лишь небольшое количество перерабатывается в новые продукты, которые часто имеют более низкое качество по сравнению с исходным материалом. И превращение этих отходов в ценные химические вещества требует значительных затрат энергии. Теперь исследователи, отчитывающиеся в ACS' Жакс в объединили рутениево-углеродный катализатор и мягкие, низкоэнергетические условия реакции для превращения пластмасс, используемых в бутылках и другой упаковке, в топливо и химическое сырье.
Мировое производство прочного одноразового пластика для игрушек, стерильной медицинской упаковки и контейнеров для продуктов питания и напитков растет. Полиолефиновые полимеры, такие как полиэтилен и полипропилен, являются наиболее распространенными пластмассами, используемыми в этих изделиях, поскольку молекулярные структуры полимеров - длинные прямые цепочки атомов углерода и водорода - делают материалы очень прочными. Однако в полиолефинах трудно разрушить углерод-углеродные связи, поэтому для их разрушения и переработки необходимы энергоемкие процедуры с использованием высоких температур, от 800 до 1400 градусов по Фаренгейту, или сильных химических веществ. Предыдущие исследования показали, что благородные металлы, такие как цирконий, платина и рутений, могут катализировать процесс расщепления коротких простых углеводородных цепей и сложных молекул лигнина растительного происхождения при умеренных температурах реакции, требующих меньше энергии, чем другие методы. Итак, Юрий Роман-Лешков и его коллеги хотели посмотреть, окажут ли катализаторы на основе металлов аналогичный эффект на твердые полиолефины с длинными углеводородными цепями, разлагая их на пригодные для использования химикаты и природный газ.
Исследователи разработали метод взаимодействия простых углеводородных цепей с водородом в присутствии наночастиц благородных или переходных металлов в мягких условиях. В их экспериментах наночастицы рутения и углерода превращали более 90% углеводородов в более короткие соединения при 392 F. Затем команда протестировала новый метод на более сложных полиолефинах, включая коммерчески доступную пластиковую бутылку. Несмотря на отсутствие предварительной обработки образцов, как это необходимо при использовании современных энергоемких методов, с помощью этого нового метода они были полностью разделены на газообразные и жидкие продукты. В отличие от существующих методов разложения, реакцию можно настроить таким образом, чтобы в результате получался либо природный газ, либо комбинация природного газа и жидких алканов. Исследователи говорят, что внедрение их метода может помочь уменьшить объем отходов после потребления на свалках за счет переработки пластмасс в желательные, очень ценные алканы, хотя для того, чтобы сделать процесс экономически целесообразным, необходима технология очистки продуктов.
Комментарии