Пластиковое загрязнение представляет собой реальную угрозу биоразнообразию во всем мире, как на суше, так и в воде, и большая его часть поступает в виде полиэтилена, наиболее широко используемого пластика в мире.
Тем не менее, решение проблемы накопления полиэтиленовых отходов находится в разработке благодаря ученым из Университета Аделаиды, которые разработали способ повторного использования полиэтилена в качестве сырья и преобразования его в ценные химические вещества. Они сделали это с помощью фотокатализа, управляемого солнечным светом, и, если его масштабировать, их процесс может значительно сократить количество полиэтиленовых отходов, большая часть которых попадает на свалки и выбрасывается, тем самым загрязняя окружающую среду. В то же время это может также повысить цикличность.
«Пластиковые отходы — это неиспользованный ресурс, который можно переработать и переработать в новые пластмассы и другие коммерческие продукты», — говорит Шичжан Цяо, директор Центра материалов в энергетике и катализе Школы химического машиностроения университета.
Ученый объясняет, что его команда «переработала отходы полиэтиленового пластика в этилен и пропионовую кислоту с высокой селективностью, используя атомно-дисперсные металлические катализаторы». Затем был использован метод окисления с фотокатализом при комнатной температуре для преобразования отходов в ценные продукты.
Этилен является важным химическим сырьем, которое можно в дальнейшем перерабатывать в различные промышленные и бытовые продукты. Между тем, пропионовая кислота обладает антисептическими и антибактериальными свойствами, что делает ее столь же востребованным химическим веществом.
Низкая температура в новом процессе является важным фактором, поскольку химическая переработка отходов полиэтилена в настоящее время осуществляется при температурах выше 400 градусов по Цельсию, что приводит к образованию сложного химического состава. «Почти 99 процентов жидкого продукта представляет собой пропионовая кислота, что облегчает проблемы, связанные со сложными продуктами, которые затем требуют разделения. Возобновляемая солнечная энергия использовалась, а не промышленные процессы, которые потребляют ископаемое топливо и выделяют парниковые газы», — подчеркивает Цяо.
«Эта стратегия «отходы к ценности» в основном реализуется с помощью четырех компонентов, включая пластиковые отходы, воду, солнечный свет и нетоксичные фотокатализаторы, которые используют солнечную энергию и ускоряют реакцию. Типичный фотокатализатор — диоксид титана с изолированными атомами палладия на поверхности», — добавляет он.
Полиэтилен широко используется в потребительских товарах, от одноразовой упаковки для пищевых продуктов до сумок для покупок, что делает его наиболее распространенной формой пластиковых отходов во всем мире. Недавно разработанный метод может стать частью решения по устранению таких отходов до того, как они попадут на свалки, откуда они часто попадают в окружающую среду, включая водоемы .
«Каталитическая переработка отходов полиэтилена все еще находится на ранней стадии разработки и практически сложна из-за химической инертности полимеров и побочных реакций, возникающих из-за структурной сложности молекул реагентов», — предупреждает ученый.
Тем не менее, исследование указывает путь вперед к «зеленому и устойчивому решению, позволяющему одновременно сократить пластиковое загрязнение и производить ценные химические вещества из отходов для экономики замкнутого цикла», добавляет Цяо.