Наши пластиковые отходы можно использовать в качестве сырья для моющих средств благодаря усовершенствованному каталитическому методу.

Нам удалось накопить так много пластикового мусора, что сложно представить, что можно сделать с тоннами небиоразлагаемых отходов. И хотя мы пытаемся уменьшить нашу зависимость от одноразового пластика, мы продолжаем пополнять глобальный запас пластикового мусора. Такие события, как пандемия COVID-19, только способствовали расширению использования средств индивидуальной защиты, а также одноразовой упаковки и упаковки на вынос.

Но для исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре одноразовая упаковка для одного человека является полезным сырьем для другого. В статье, опубликованной в журнале Chem, они переосмыслили ценность одноразовых пластиков, усовершенствовав инновационный процесс, который может превратить полиолефины, наиболее распространенный тип полимера в одноразовой упаковке, в ценные алкилароматические соединения — молекулы, лежащие в основе поверхностно-активные вещества, активные компоненты моющих средств и другие полезные химикаты.

«Если мы сейчас будем производить эти поверхностно-активные вещества из ископаемого топлива, а вы сможете производить их из отходов пластмассы, то вы больше не будете использовать ископаемое топливо для производства поверхностно-активных веществ, и вы получите другое применение углероду, который пошел в пластик», — сказал он. профессор химического машиностроения Сюзанна Скотт, заведующая кафедрой устойчивой каталитической обработки UCSB в Мелличампе. Вместо того, чтобы сжигать их или закапывать на свалках (практики, которые представляют собой основные методы борьбы с пластиковыми отходами), пластики перепрофилируются методом, который сокращает традиционные «грязные» процессы производства поверхностно-активных веществ, одновременно давая одноразовым пластикам еще один шанс на полезность. .

Исследователи опирались на предыдущую работу, в которой они представили каталитический метод разрыва прочных углерод-углеродных связей, которые делают пластик трудно поддающимся разложению материалом, а затем перегруппировывают молекулярные цепи в алкилароматические кольца. По словам Скотта, несмотря на свою эффективность, первоначальный процесс, основанный на катализаторе платина-на-оксиде алюминия, был медленным, а выход алкилароматических молекул был низким. «В этой статье мы показали, как сделать это намного лучше», — сказала она.

Ключом к их методу является повышение кислотности исходного глиноземного катализатора за счет добавления хлора или фтора. Благодаря добавлению кислотных центров команда смогла повысить скорость и селективность своего процесса.

«Он просто кричит», — сказал Скотт. «Они ускоряют синтез алкилароматических соединений, и мы можем настроить их для получения молекул нужного размера». По ее словам, в новой статье они сосредоточились на поиске оптимального соотношения кислотных и металлических центров в катализаторе. «Оказывается, они работают вместе. У них разные роли, но вам нужно, чтобы они оба присутствовали в правильном соотношении, чтобы каталитический цикл не застрял ни на каком этапе».

Кроме того, их однореакторный процесс работает при умеренных температурах и требует низких затрат энергии. Первоначально для превращения пластика в алкилароматические молекулы требовалось 24 часа, но улучшенный процесс может выполнить задачу за пару часов, увеличивая количество пластика, которое можно преобразовать в реакторе разумного размера.

По словам Скотта, при дальнейших усовершенствованиях этот метод может стать жизнеспособным коммерческим процессом. Конечная цель — обеспечить его широкое использование, что позволит и будет стимулировать восстановление одноразового пластика. Используя отходы пластмассы в качестве широко распространенного сырья, химические компании могли бы брать алкилароматические молекулы, образующиеся в результате этого процесса, и превращать их в поверхностно-активные вещества, из которых изготавливают мыло, моющие жидкости, чистящие средства и другие моющие средства.

«В идеале вы хотите повторно использовать отходы пластика для целей с достаточно большим объемом производства, на которые существует значительный спрос, чтобы решить проблему пластика», — объяснил Скотт. Чтобы определить, является ли этот метод действительно устойчивым, добавила она, ему придется пройти оценку жизненного цикла, в ходе которой на каждом этапе рассчитываются затраченная энергия и выбросы парниковых газов. Использование отходов гарантирует отсутствие дополнительных выбросов парниковых газов для создания сырья, но перед масштабированием необходимо будет учитывать энергию, необходимую для запуска каталитического процесса и разделения нужных молекул, сказал Скотт. Если он пройдет проверку, этот метод может заменить более трудоемкие процессы, связанные с ископаемым топливом, которые используются для создания поверхностно-активных веществ с нуля.