Превращение пластикового мусора в химическое сокровище

Исследователи Университета Хоккайдо разработали новаторский метод переработки пластиковых отходов, используя их для инициирования радикальных цепных реакций для детоксикации опасных химикатов. Этот подход, который повышает безопасность и эффективность при решении экологической проблемы пластиковых отходов, открывает путь к устойчивым и экономически привлекательным химическим процессам. Художественное изображение чрезвычайно реакционноспособных молекул, называемых радикалами, образующихся из пластиковых волокон. Авторы и права: Кодзи Кубота и Хадзиме Ито.

Ученые используют повседневный пластик, чтобы инициировать инновационные цепные реакции, разрабатывая метод переработки пластиковых отходов и повышая безопасность и эффективность этого процесса.

Одноразовые пластмассы представляют собой серьезную экологическую проблему, но теперь вместо того, чтобы выбрасывать их в мусор, использованные пластиковые пакеты из продуктовых магазинов можно использовать для проведения реакции, которая может обезвредить опасные химические вещества.

Безопасное использование пластиковых материалов

Команда под руководством исследователей из Института проектирования и открытия химических реакций (WPI-ICReDD) Университета Хоккайдо разработала метод, который использует обычные пластиковые материалы вместо потенциально взрывоопасных соединений для инициирования радикальных цепных реакций. Такой подход значительно повышает безопасность процесса, а также дает возможность повторно использовать обычные пластики, такие как полиэтилен и поливинилацетат. Эти результаты были опубликованы в Журнале Американского химического общества.

(Вверху) Общая схема использования механической силы для запуска радикальной цепной реакции. (Внизу) Обрывки продуктового пакета использовались для инициирования реакции в банке шаровой мельницы. Фото: Кодзи Кубота и др. Журнал Американского химического общества. 22 декабря 2023 г.

Исследователи использовали шаровую мельницу — машину, которая быстро встряхивает стальной шар внутри стальной банки для смешивания твердых химикатов. Когда шарик врезается в пластик, механическая сила разрывает химическую связь с образованием радикалов, которые имеют высокореактивный несвязанный электрон. Эти радикалы способствуют самоподдерживающейся цепной реакции, которая способствует дегалогенированию, т. е. замене атома галогена атомом водорода, органических галогенидов.

Улучшение химических процессов

• «Использование обычных пластмасс в качестве химических реагентов — это совершенно новый взгляд на органический синтез», — сказал доцент Кодзи Кубота.
• «Я считаю, что такой подход приведет не только к разработке безопасных и высокоэффективных радикальных реакций, но и к новому способу утилизации пластиковых отходов, которые являются серьезной социальной проблемой».

Повторное использование пластиковых отходов было продемонстрировано путем добавления пластиковых кусочков обычного продуктового пакета в банку шаровой мельницы и успешного проведения реакции.

Команда также показала, что их метод может быть применен для лечения высокотоксичных полигалогенированных соединений, которые широко используются в промышленности. Полиэтилен использовался для инициирования радикальной реакции, в ходе которой из соединения, обычно используемого в качестве антипирена, удалялось несколько атомов галогена, тем самым снижая его токсичность.

Исследователи ожидают, что этот метод привлечет внимание отрасли благодаря своим преимуществам в стоимости и безопасности.

Доцент Кодзи Кубота (слева) и профессор Хадзиме Ито (справа) из исследовательской группы Института проектирования и открытия химических реакций (WPI-ICReDD) Университета Хоккайдо. Кредит: WPI-ICReDD

• «Наш новый подход с использованием стабильных, дешевых и распространенных пластиковых материалов в качестве инициаторов радикальных цепных реакций имеет значительный потенциал для содействия развитию промышленно привлекательных, безопасных и высокоэффективных химических процессов», — прокомментировал профессор Хадзиме Ито.

Исследование финансировалось Японским обществом содействия науке, Японским агентством науки и технологий и Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии.

Источник

Метки: пластик