Пластмассы — это материалы, основой которых чаще всего являются синтетические полимеры. Перечислить все сферы применения пластмасс очень сложно: эти материалы используются при производстве упаковок самых разнообразных типов, электротехники, мебели, медицинского оборудования и т.д. При этом процесс изготовления большей части пластмасс назвать экологичным довольно сложно: они, как правило, производятся из полимеров, получаемых из нефти, угля или природного газа. Утилизация пластмасс вызывает еще больше вопросов — разлагаются они не одну сотню лет, а значит, их необходимо перерабатывать.
Но этот способ работает исключительно в том случае, если весь подвергающийся переплавке пластик принадлежит к одному типу и обладает очень высокой степенью чистоты (а на практике такое случается достаточно редко). Существуют, конечно, и другие способы переработки, но они требуют серьезных затрат энергии и ресурсов — высокого давления, а также температуры более 400°C. Кроме того, такая переработка разлагает пластмассы на многочисленные составляющие — углеводородные соединения, но с ними потом очень сложно работать.
Китайские и американские ученые разработали новый способ утилизации пластиковых отходов, который значительно отличается от существующих ныне — хотя бы тем, что после его применения пластик перестает быть пластиком. Ученые работали с полиэтиленом, который является самой распространенной в мире пластмассой. С полным текстом работы можно ознакомиться в журнале Science Advances.
Полиэтилен представляет собой длинную цепь соединения углерода с водородом, и задача при переработке полиэтилена состоит в том, чтобы разбить эту цепь на более короткие кусочки, которые могут быть использованы для создания других веществ.
Второй катализатор основан на атомах рения (плотного серебристо-белого переходного металла) и алюминия с добавлением соединений нефти. Под действием этого вещества двойные связи между атомами углерода разрываются, и к концам получившихся кусочков присоединяются молекулы соединений нефти. Но на этом процесс не заканчивается: в ходе первой химической реакции, как уже говорилось, атомы водорода выталкиваются из цепочки, что приводит к образованию двойных связей между атомами углерода. Но этот же самый водород может использоваться повторно для превращения двойных связей обратно в одинарные — и тогда весь процесс повторяется снова.
Авторы исследования утверждают, что после нескольких часов химических реакций длинные молекулярные цепочки, из которых состоит полиэтилен, превращаются в короткие «обрывки». Кстати, без нагревания не обойтись и в этом процессе — однако здесь хватает температуры 150°C.
В конечном итоге полиэтилен распадается на три типа составляющих. Первый — это химические соединения (например, бутан), которые могут использоваться для проведения других химических реакций. Второй — это восковые вещества, которые также можно применять в промышленности, при изготовлении других типов пластика.
И третий тип — это дизельное топливо.
Запуск этого процесса переработки пластика в промышленных масштабах может быть запущен в Китае уже в этом году, запатентовать метод ученые собираются в 2017 году.
Превращение полиэтилена в дизельное топливо является реальным способом решения проблемы утилизации пластиковых отходов.
Пластиковые отходы, в частности, представляют собой серьезную угрозу для существования морских экосистем. Так, скопления пластиковых отходов в Мировом океане образуют так называемые мусорные острова — на данный момент их известно пять (один в Индийском океане и по два — в Тихом и Атлантическом). Морские птицы, а также обитатели океана могут заглатывать кусочки пластика, что зачастую приводит к гибели животных. Кроме того, пластик впитывает в себя другие загрязняющие воду вещества, превращаясь в их разносчика и заражая ими еще большую территорию. По оценкам ученых, ежегодно в океаны сбрасывается около 8 млн тонн пластиковых отходов, которые попадают в организмы 90% морских птиц. В январе появился прогноз ученых, по которому к 2050 году масса пластика в океане сравняется с массой обитающих в нем рыб.
