Передовые технологии против пластика
Превратить пластиковые отходы в органическое удобрение, в топливо с высокой теплотой сгорания, в моющие средства, краски и даже лекарства… Современные технологии упрощают методы таких трансформаций и позволяют перерабатывать мусор с двойной пользой для общества. С одной стороны, это борьба с загрязнением окружающей среды, с другой – экономия ценных ресурсов.
Актуальность проблемы
По данным американского Агентства по охране окружающей среды, ежегодно в мире образуется более 2 млрд тонн ТБО. На долю пластиковых отходов приходится 12 %. В числовом выражении это 240 млн тонн. в 2019 году ООН заявило о ежегодных 300 млн тонн пластиковых отходов. Из них на переработку отправляется только 9%, еще 12% сжигается. Остальной выброшенный пластик остается в окружающей среде и негативно влияет на экологию и здоровье человека.
В период пандемии COVID-19 отмечается резкое увеличение объемов пластиковых отходов. Это объясняется распространением средств индивидуальной защиты и востребованностью доставки товаров и готовой еды на дом.
В такой ситуации борьба с пластиковым загрязнением выходит на первый план. Наряду с ограничением потребления одноразовых пластмасс, поощряется их переработка. Механический и химический рециклинг, гликолиз и гидролиз относятся к традиционным методам, но в последнее время созданы новые, инновационные, технологии. Они позволяют перерабатывать пластиковые отходы с меньшими затратами.
Пластик в компост в домашних условиях
Сама идея получения компоста из пластикового мусора не нова. Для этого строятся специальные станции, где компостирование происходит в железобетонных тоннелях.
Группа ученных из Калифорнийского университета предлагает новый способ получения компоста из отходов. Источником сырья в этом случае служит биоразлагаемый пластик, изготавливаемый из растительных жиров, крахмала, соломы и т.д. Способный к саморазложению, он менее опасен для окружающей среды. По мнению ученых, его также можно использовать для формирования компоста.
Статья с изложением результатов исследований опубликована в апреле в журнале Nature. Для деполимеризации полиэфиров используются
Технология подразумевает использование небольшого количества нанодисперсных ферментов, которые разрывают молекулярные цепочки биопластика. Если процесс происходит во влажной среде, в результате деполимеризации из полиэфиров образуется компост. Процесс занимает всего несколько дней. Вместо воды можно использовать компост, полученный ранее. Ученые планируют запатентовать свою технологию и создать стартап для ее внедрения в практику.
Дизтопливо из пластиковых пакетов
Над проблемой пластикового мусора работают и ученные из Университета Делавэра (США). Для понимания инновационной технологии, необходим небольшой экскурс в историю. В конце 20-х годов прошлого века в нефтеперерабатывающую промышленность внедрили гидрокрекинг, предусматривающий получение бензина, дизельного топлива, смазочных масел из высококипящих нефтяных фракций под действием водорода и при участии никель-молибденовых катализаторов. При гидрокрекинге тяжёлые молекулы углеводорода расщепляются на более мелкие, непредельные (с открытой молекулярной цепью). Затем происходит их насыщение водородом.
Для протекания стандартного процесса гидрокрекинга необходима температура не менее 330 °С и давление не менее 5 Мпа. Новая технология позволяет проводить гидрокрекинг полиолефинов при значительно более низких температурах. Как заявляют сами ученные в опубликованной ими статье, достаточно температуры кухонной плиты. Экономия электроэнергии при этом составляет около 50%.
Для справки: из полиолефинов изготавливается пищевая пленка и привычные всем пакеты.
Главная инновация заключается в использовании сочетания катализаторов из смеси оксидов металлов и минералов-цеолитов. Каждый в отдельности они оказывают слабое влияние на химические процессы. При совместном использовании их эффективность значительно возрастает. Становится возможным прямое превращение продуктов полиолефинового ряда в жидкое топливо.
Необходимые оксиды металлов и минералы-цеолиты широко распространены, поэтому внедрение технологии, по мнению ученых, должно произойти в кратчайшие сроки.
Превращение мусора в моющие средства
Из пластиковых отходов можно получать товары, необходимые в быту для каждого человека. В октябре 2020 года химики Калифорнийского университета презентовали технологию переработки полиэтилена в ароматические соединения, а точнее в их алкильные производные. Именно они являются сырьем для производства многих средств бытовой химии, растворителей и красок. Применяются ароматические соединения и в фармацевтике.
При традиционных способах алкильные ароматические соединения производят при температуре от 500 °C. Ученые предложили использование в качестве катализатора наночастиц платины. В их присутствии необходимые химические преобразования происходят уже при 300 °C и всего за 24 часа.
Для испытания технологии использовали крышки бутылок и полиэтиленовые пакеты. В результате 55% крышек и 69% полиэтиленовых пакетов трансформировались в жидкость, насыщенную алкильными ароматическими соединениями.
При анализе новых технологий можно сделать вывод, что усилия ученных направлены в первую очередь на повышение экономической целесообразности переработки пластиковых отходов и расширение перечня получаемых из них товаров.
