По-устойчиво рециклиране на пластмасите

Зърна полиетилен.

Пластмасите принадлежат към най-широко използваните материали и са жизненоважни компоненти на всички съвременни технологии. Досега беше възможно тези ценни материали да се рециклират само в ограничена степен. За да предложат нови решения, химиците разработиха по-устойчив метод за химично рециклиране на подобни на полиетилен пластмаси. Изследователите използват „точки на пречупване“ на молекулярно ниво, за да разградят пластмасата обратно към нейните молекулярни компоненти.

Новият метод работи без изключително високи температури, следователно е по-енергийно ефективен и има значително по-висока степен на възстановяване (приблизително 96% от изходния материал) от установените процеси. Тези открития бяха публикувани в научното списание Nature през февруари 2021 г.

Механичното рециклиране срещу химическото рециклиране

„Прякото повторно използване на пластмасите често се затруднява от факта, че на практика механичното рециклиране функционира само в ограничена степен – тъй като пластмасите са замърсени и смесени с добавки, което влошава свойствата на рециклираните материали“, обяснява Щефан Мекинг от Университета в Констанц (Германия). 


РЕКЛАМА:

***

„Химическо рециклиране“ е алтернатива: Чрез химичен процес използваната пластмаса се разгражда до своите молекулярни градивни елементи, които след това могат да се превърнат в нова пластмаса.

Ограничения за химичното рециклиране на полиетилен

По-конкретно в случая на полиетилена – най-широко използваната пластмаса – химичното рециклиране е трудно. На молекулярно ниво пластмасите са изградени от дълги молекулярни вериги. 

„Полимерните вериги от полиетилен са много стабилни и не се обръщат лесно обратно в малки молекули“, обяснява Щефан Мекинг. Необходими са температури над 600°С, което прави процедурата енергоемка. В същото време степента на извличане е ограничена, в някои случаи по-малко от десет процента от изходния материал.

Как химическото рециклиране на полиетилен може да стане по-устойчиво

Щефан Мекинг и неговият екип докладват за метод, който прави възможно по-енергийно ефективно химично рециклиране на полиетиленоподобни пластмаси, съчетано с много висока степен на възстановяване от около 96% от изходните материали. За да направят това, химиците са използвали „точки на пречупване“ на молекулярно ниво, което позволява деконструкция на веригата в по-малки молекулни градивни блокове. 

„Ключови за нашия метод са полимерите с ниска плътност на предварително определени точки на пречупване в полиетиленовата верига, така че кристалната структура и свойствата на материала да не бъдат нарушени“, обяснява Щефан Мекинг и добавя: „Този тип материали са много подходящи и за 3D принтиране.“

Изследователският екип на Щефан Мекинг демонстрира това химично рециклиране на полиетиленоподобни пластмаси на основата на растително масло. Етапът на рециклиране изисква температури само от около 120°С. Освен това химиците са извършили този метод за рециклиране на смесени пластмаси, тъй като те се срещат в потоци отпадъци. Свойствата на рециклираните материали са наравно с тези на изходния материал. 

„Възможността за рециклиране е важен аспект за бъдещите технологии, базирани на пластмаси и повторното използване на толкова ценни материали възможно най-ефективно определено има смисъл. С нашите изследвания ние искаме да допринесем за химическото рециклиране на пластмасите по-устойчиво и ефективно“, резюмира Щефан Мекинг.

Референция: Мануел Хауслер, Марсел Ек, Дарио Ротауер и Щефан Мекинг: “Рециклиране със затворен цикъл на полиетиленоподобни материали”. Nature, 2021 DOI: 10.1038 / s41586-020-03149-9

Източници: Nature, ScienceDaily
Превод: Радослав Тодоров

Тази статия е част от Специалния брой „Зелени технологии“

 


Европейска нощ на учените 2022 г.: