Аргонн нашел способ перерабатывать «пластик № 2» не два-три раза, а бесконечно

Аргоннский химик Массимилиано Дельферро, возглавляющий научную программу по катализу в отделе химических наук и инженерии лаборатории, работал вместе с Корнеллским университетом над открытием нового способа переработки HDPE, или пластика № 2. С разрешения АРГОННСКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Поскольку для подтверждения концепции переработки ПЭВП использовались дорогие и редкие катализаторы, говорит аргоннский химик Массимилиано Дельферро, следующим шагом в обновлении процесса переработки ПЭВП будет возвращение к чертежной доске и поиск способа вывести его на рынок. С разрешения АРГОННСКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, а также из Корнелльского университета недавно открыли новый метод, который делает пластик № 2, или HDPE, полностью пригодным для вторичной переработки. Исследователи из отдела химических наук и инженерии Аргонна продолжают совершенствовать этот процесс. С разрешения АРГОННСКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Химики из Аргоннской национальной лаборатории в округе Дюпейдж разработали новый способ бесконечной переработки некоторых видов пластика. Это открытие может изменить способ переработки емкостей, подобных тем, которые используются для молока и стиральных порошков.

В современном процессе переработки полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) большая часть свойств материала теряется, поэтому переработку можно повторить только два или три раза. Новый метод Аргонна, разработанный в марте, превращает использованный полиэтилен высокой плотности в материал, который можно перерабатывать еще много раз.

Этот процесс широко использовался при производстве пластика № 1, широко известного как ПЭТ. Пластик № 1, который чаще всего используется в бутылках для воды и напитков, подлежит вторичной переработке. Исследователи попытались имитировать этот результат с помощью HDPE или пластика № 2, но столкнулись с трудностями, поскольку этот материал имеет совершенно другую химическую структуру.

«В качестве доказательства концепции мы показали, что можем взять кувшин для воды из ПЭВП, провести химическую обработку и вставить в него определенные группы, похожие на полиэтилентерефталат – то есть пластик № 1 – и сконструировать и разобрать из ПЭВП бесконечное количество групп. несколько раз, но сохраняя механические и термические свойства исходного материала», — сказал химик из Аргонны Массимилиано Дельферро, который возглавляет научную программу катализа в отделе химических наук и инженерии лаборатории.

Благодаря этому процессу переработанный HDPE также стал потенциально биоразлагаемым: химики вставили в полимерную цепь пластика функциональную группу, которая позволила бы бактериальным ферментам прикрепиться к цепи и начать ее естественное расщепление.

Дельферро и его команда работали в сотрудничестве с Корнеллским университетом в течение четырех лет над разработкой этого процесса, но перед ними все еще стоит одна большая проблема. Для успеха требуются чрезвычайно редкие и чрезвычайно дорогие элементы.

Их следующий шаг — вернуться к чертежной доске и найти способ масштабировать процесс, чтобы его можно было вывести на рынок.

«Мы использовали очень дорогие, очень экзотические катализаторы, которые, как мы уже знаем, невозможно использовать в больших масштабах. Но мы должны учитывать количество пластиковых отходов, которые есть на Земле», — сказал Дельферро. «Нам действительно необходимо найти или адаптировать другие катализаторы, которые могут производить ту же реакцию, которую мы проделали с этими критически важными элементами, к чему-то, что готово к использованию. Это то, что мы пытаемся сделать прямо сейчас».

Поскольку большинство пластмасс, в том числе HDPE, производятся из ископаемого топлива, цель состоит не только в сокращении пластиковых отходов, но и в сокращении выбросов углекислого газа и загрязнения, связанных с HDPE, при этом сохраняя нефть — примерно 8% ежегодного потребления нефти в мире идет на создание нового пластика. , большая часть которого отбрасывается после однократного использования.

Дельферро добавил, что проблема переработки пластика стала еще более актуальной с 2018 года, когда основные получатели вторичной переработки в США, включая Китай и Турцию, стали более строгими и перестали принимать смешанные отходы бумаги и большую часть пластика.

Это изменение нанесло огромный ущерб национальной системе переработки отходов, что привело к снижению уровня переработки с 8,7% в 2018 году до 5-6% в 2021 году, согласно отчету экологических групп Last Beach Clean Up и Beyond Plastics за 2022 год. проект Беннингтонского колледжа в Вермонте.