Как упростить переработку пластика

Химики из Каролины разрабатывают способ модификации обычных полимеров, используемых в пакетах для продуктов, бутылках и упаковке для воды и газированных напитков, чтобы упростить и сделать более прибыльной переработку пластика. Предоставлено: Джон Гардинер / Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Изменяя углерод-водородные связи, химики из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл превращают пластиковый мусор в более прочный материал.

Согласно исследованию 2020 года, Соединенные Штаты производят больше пластикового мусора, чем любая другая страна — около 46,3 миллиона тонн — или 287 фунтов на человека в год .

Уровень вторичной переработки в стране, составляющий 9% , никогда не будет поддерживаться. Почему так низко? Химия современных пластиков затрудняет их переработку. Даже термопласты, которые можно расплавить, ослабевают при каждом повторном использовании. И это приводит к реальному барьеру для переработки – экономике. Просто нет стимула к прибыли.

Но теперь группа химиков из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл изменила ситуацию, открыв метод разрушения пластика для создания нового материала, более прочного и жесткого, чем исходный, а значит, потенциально более ценного.

«Наш подход рассматривает пластиковые отходы как потенциально ценный ресурс для производства новых молекул и материалов», — сказал Франк Лейбфарт, доцент кафедры химии Колледжа искусств и наук Университета Северной Каролины. «Мы надеемся, что этот метод может стать экономическим стимулом для переработки пластика, буквально превратив мусор в сокровище».

Химики из Каролины разрабатывают способ модификации обычных полимеров, используемых в пакетах для продуктов, бутылках и упаковке для воды и газированных напитков, чтобы упростить и сделать более прибыльной переработку пластика. Фото: Джон Гардинер/Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Лейбфарт и профессор UNC-Chapel Hill Эрик Алексанян, специализирующийся на химическом синтезе, описывают в журнале Science подход, который может замкнуть цикл переработки пластика.

Связи углерод-водород являются одними из самых прочных химических связей в природе. Тоа так же стабильность их затрудняет превращение натуральных продуктов в лекарства и усложняет переработку пластмассы.

Модификация углерод-водородных связей

Но путем модификации углерод-водородных связей, характерных для полимеров, строительных блоков для современного пластика, используемого в продуктовых пакетах, бутылках с газировкой и водой, пищевой упаковке, автозапчастях и игрушках, срок службы полимеров может быть увеличен за пределы одноразового использования. пластик.

С помощью недавно обнаруженного реагента, способного отделять атомы водорода от лекарственных соединений и полимеров, химики UNC смогли создать новые связи в местах, ранее считавшихся нереакционноспособными.

«Универсальность нашего подхода заключается в том, что он позволяет проводить множество ценных трансформаций углерод-водородных связей в таком широком диапазоне важных соединений», — сказал Алексанян.

Превращение мусора в сокровище

Группа Leibfarth в Каролине занимается разработкой более интеллектуальных, функциональных и экологичных полимеров.

При поддержке NC Policy Collaboratory команда разработала сверхабсорбирующий полимер, способный удалять опасные химические вещества из питьевой воды.

Исследователи предполагали использовать инновационный подход, чтобы помочь превратить трудно перерабатываемые пластиковые отходы в ценный класс полимеров.

Они начали с упаковки из пенопласта, используемой для защиты электроники во время транспортировки, которая в противном случае попадает на свалки.

Образцы вторичного пеноматериала были предоставлены High Cube LLC , компанией по переработке отходов в Дареме, Северная Каролина. Пена изготовлена из пластика низкой плотности, называемого коммерческим полиолефином.

• Избирательно вытягивая атомы водорода из полиолефина, химики придумали способ увеличить срок службы одноразового пластика до ценного пластика, известного как иономер. Популярными иономерами являются Dow’s SURLYN TM, популярный материал, используемый в самых разных упаковках для пищевых продуктов.
• Большая часть переработанного пластика «перерабатывается» в продукты более низкого качества, такие как ковры или одежда из полиэстера, которые все еще могут оказаться на свалках. Выбрасываемый в водные пути пластик подвергает опасности морскую жизнь, если черепахи ошибочно принимают океанический пластик за еду.
• Но если химию можно многократно применять к полимерам, чтобы помочь перерабатывать их снова и снова, «это может изменить то, как мы смотрим на пластик», — сказал Лейбфарт.

Исследование финансировали Национальный институт общих медицинских наук, Управление научных исследований ВВС, Национальный научный фонд и Химический факультет Университета Северной Каролины.

Источник

Метки: полимеры