Команда американських учених перетворила старий пластик на жирні кислоти – основний інгредієнт мила.
Про це повідомив сайт Технологічного університету Вірджинії.
Пластик і мило, як правило, мають мало спільного, коли мова йде про текстуру, зовнішній вигляд і, що найважливіше, про те, як вони використовуються. Але між ними існує дивовижний зв’язок на молекулярному рівні: Хімічна структура поліетилену – одного з найпоширеніших пластиків у сучасному світі – разюче схожа на структуру жирної кислоти, яка використовується як хімічний попередник мила. Обидва матеріали складаються з довгих вуглецевих ланцюгів, але жирні кислоти мають додаткову групу атомів на кінці ланцюга.
Гуолян “Грег” Лю, доцент кафедри хімії в Науковому коледжі Вірджинії, давно відчував, що ця схожість означає, що можна перетворити поліетилен на жирні кислоти – і за допомогою кількох додаткових етапів процесу – отримати мило. Проблема полягала в тому, як розбити довгий поліетиленовий ланцюг на багато коротких – але не надто коротких – ланцюгів і як зробити це ефективно. Лю вважав, що існує потенціал для нового методу переробки, який може перетворити малоцінні пластикові відходи на високоцінний, корисний товар.
Роздумуючи над цим питанням протягом деякого часу, Лю був вражений натхненням, насолоджуючись зимовим вечором біля каміна. Він спостерігав за димом, що здіймався з вогню, і думав про те, що дим складається з найдрібніших частинок, які утворюються під час згоряння деревини. Хоча пластик ніколи не можна спалювати в каміні з міркувань безпеки та захисту навколишнього середовища, Лю стало цікаво, що станеться, якщо поліетилен спалити в безпечних лабораторних умовах. Чи буде неповне згоряння поліетилену утворювати “дим” так само, як при спалюванні деревини? Якби хтось зміг вловити цей дим, з чого б він складався?
“Дрова здебільшого складаються з полімерів, таких як целюлоза. Спалювання дров розщеплює ці полімери на короткі ланцюжки, а потім на маленькі газоподібні молекули до повного окислення до вуглекислого газу”, – говорить Лю, стипендіат факультету біологічних наук Блеквуд на хімічному факультеті, – “Аналогічним чином можна розщепити дрова до вуглекислого газу. “Якщо ми аналогічно розщепимо молекули синтетичного поліетилену, але зупинимо процес до того, як вони розпадуться на дрібні газоподібні молекули, то отримаємо коротколанцюгові молекули, подібні до поліетилену”.
За допомогою Чжен Сюй та Еріка Муньянеза, двох аспірантів-хіміків у лабораторії Лю побудував невеликий реактор, схожий на піч, в якому вони могли нагрівати поліетилен у процесі, що називається термолізом з температурним градієнтом. Внизу піч має досить високу температуру, щоб розщепити полімерні ланцюги, а вгорі піч охолоджується до досить низької температури, щоб зупинити подальше розщеплення. Після термолізу вони зібрали залишок – подібно до очищення сажі з димоходу – і виявили, що здогадка Лю була правильною: він складався з “коротколанцюгового поліетилену”, або, точніше, воску.
За словами Лю, це був перший крок у розробці методу переробки пластику на мило. Додавши ще кілька етапів, зокрема омилення, команда виготовила перше у світі мило з пластику. Для продовження процесу команда звернулася за допомогою до експертів з комп’ютерного моделювання, економічного аналізу тощо.
“Наше дослідження демонструє новий шлях переробки пластику без використання нових каталізаторів або складних процедур. У цій роботі ми показали потенціал тандемної стратегії переробки пластику”, – сказав Сюй, провідний автор статті. “Це наштовхне людей на розробку більш креативних підходів до переробки відходів у майбутньому”.
Хоча поліетилен був пластиком, який надихнув цей проект, метод вторинної переробки також може працювати з іншим типом пластику, відомим як поліпропілен. Ці два матеріали складають більшу частину пластику, з яким споживачі стикаються щодня, від упаковки продуктів до харчових контейнерів і тканин. Однією з цікавих особливостей нового методу переробки Лю є те, що його можна використовувати для обох цих пластиків одночасно, тобто немає необхідності відокремлювати їх один від одного. Це велика перевага над деякими методами переробки, що використовуються сьогодні, які вимагають ретельного сортування пластику, щоб уникнути забруднення. Процес сортування може бути досить складним, оскільки ці два види пластику дуже схожі між собою.
Ще однією перевагою методу вторинної переробки є те, що він має дуже прості вимоги: пластик і тепло. Хоча на наступних етапах процесу потрібні деякі додаткові інгредієнти для перетворення молекул воску на жирні кислоти та мило, початкове перетворення пластику є простою реакцією. Це сприяє економічній ефективності методу, а також його порівняно невеликому впливу на навколишнє середовище.
Нагадаємо: Відмова України від пластикових пакетів триває понад півтора року. Чи є результати?
