Учёные нашли способ перерабатывать один из самых сложных для утилизации пластиков — ПВХ
Ежегодно в мире производится около 40 миллионов тонн ПВХ, и почти весь он попадает на свалки из-за сложности переработки
Новый метод превращает ПВХ в высокоэффективные промышленные смазочные материалы за три часа при нагреве до 70 градусов Цельсия
Разработанная технология открывает путь к созданию экологичных смазок, которые могут заменить нефтяные аналоги на рынке
Поливинилхлорид, более известный как ПВХ, чаще всего встречается в трубах, оконных профилях, кредитных картах, пластиковых бутылках и изоляции электрических кабелей. Спрос на этот материал остаётся высоким: ежегодно производится около 40 миллионов тонн. При этом ПВХ — один из самых трудно перерабатываемых пластиков из-за высокого содержания хлора и разнородных добавок, которые производители используют в зависимости от назначения изделия. Из-за этого совместная механическая переработка партий ПВХ практически невозможна, и подавляющее большинство таких отходов отправляется на свалки или сжигается.
Удаление хлора из молекул ПВХ превращает материал в ценное промышленное сырьё. Источник изображения — popsci.com
Исследователи заявляют, что нашли способ превратить серьёзную экологическую проблему в нечто полезное и гораздо менее вредное. Согласно исследованию, опубликованному 5 августа в журнале Nature, из ПВХ теперь можно получать полиальфаолефин — ключевой компонент промышленных смазочных материалов, включая моторные масла.
«Во-первых, мы доказали, что использовать пластиковые отходы для производства высокоэффективных смазочных материалов вполне реально, — рассказал Гуолян «Грег» Лю, химик-технолог из Virginia Tech и соавтор исследования. — Во-вторых, такие смазочные материалы экологичны и отвечают растущему запросу рынка на устойчивое развитие».
Аспирант готовит образец моторного масла, полученного из переработанных пластиковых отходов, в лаборатории Грега Лю. Источник изображения — popsci.com
Чтобы преобразовать ПВХ, команда Лю помещает пластик в растворитель вместе с химическими соединениями — трихлоридом алюминия и альфа-олефинами. Смесь нагревают в течение трёх часов до 70 °C. В результате получается достаточно густое масло — по сути, готовый смазочный материал.
Идея пришла команде Лю потому, что ПВХ — один из наиболее легко активируемых типов полимеров: теоретически после замены атомов хлора пластик должен без труда превращаться в другие, более полезные молекулы. Однако первые испытания не оправдали ожиданий — полученная масса оказалась слишком мягкой и липкой и не выдерживала жёстких эксплуатационных требований, которые предъявляются к промышленным смазкам.
«В какой-то момент я понял: если этот полимер такой липкий и мягкий, почему бы просто не продолжить расщеплять полимерные цепи на более мелкие сегменты, имитирующие структуру смазочных материалов?» — вспоминает Лю. Именно этот поворот превратил не слишком удачную попытку переработки в разработку с чёткой коммерческой целью.
Чтобы подтвердить характеристики нового масла, учёные Virginia Tech привлекли специалистов со стороны: образцы протестировали на трение в Техасском университете A&M, химические расчёты выполнили в Калифорнийском технологическом институте, а экономическую модель масштабирования производства проработали коллеги самого Лю в Virginia Tech. Это не первая подобная разработка лаборатории — ранее команда публиковала в журналах Science и Nature Sustainability работы о превращении других видов пластиковых отходов в поверхностно-активные вещества, из которых делают мыло и моющие средства.
Сейчас команда работает над тем, чтобы сделать технологию ещё более устойчивой, масштабируемой и доступной для массового применения — конечная цель заключается в том, чтобы наладить производство такого масла в промышленных объёмах.
«Смазочные материалы — тихие герои промышленности. Мы часто не замечаем, что они вообще существуют, но они незаметно работают повсюду», — отметил Лю.
