Впервые исследователи использовали новый катализаторный процесс для переработки пластика, содержащегося во всем, от продуктовых пакетов и упаковки для пищевых продуктов до игрушек и электроники, в жидкое топливо и воск. Команда опубликовала свои результаты 10 декабря в журнале Applied Catalysis B: Environmental.

"Пластмассы являются важными материалами для нашей жизни, потому что они приносят безопасность и гигиену в наше общество",-сказали соавторы статьи Масадзуми Тамура, адъюнкт-профессор Исследовательского центра искусственного фотосинтеза в Институте перспективных исследований естественных наук и технологий при городском Университете Осаки, и Кейити Томисигэ, профессор Высшей инженерной школы Университета Тохоку. "Однако рост мирового производства пластмасс и быстрое проникновение пластмасс в наше общество привели к неправильному управлению отходами пластмасс, что вызвало серьезные экологические и биологические проблемы, такие как загрязнение океана."

Полиолефиновые пластики—наиболее распространенные пластики-обладают физическими свойствами, которые затрудняют непосредственное взаимодействие катализатора, ответственного за индуцирование химических превращений, с молекулярными элементами, вызывающими изменения. Нынешние усилия по переработке отходов требуют температуры не менее 573 градусов Кельвина и до 1173 градусов Кельвина. Для сравнения, вода кипит при 373,15 градуса Кельвина, а поверхность Солнца составляет 5778 градусов Кельвина.

Исследователи обратились к гетерогенным катализаторам в попытке найти реакцию, для активации которой может потребоваться более низкая температура. Используя катализатор в другом состоянии вещества, чем пластик, они предположили, что реакция будет более сильной при более низкой температуре.

Они объединили рутений, металл из семейства платиновых, с диоксидом церия, используемым для полировки стекла, чтобы получить катализатор, который заставил пластмассы реагировать при 473 градусах Кельвина. Хотя он все еще высок для человеческой чувствительности, он требует значительно меньших затрат энергии по сравнению с другими каталитическими системами.

Согласно Тамуре и Томисиге, катализаторы на основе рутения никогда не упоминались в научной литературе как способ прямой переработки полиолефиновых пластиков.

"Наш подход действовал как эффективный и многоразовый гетерогенный катализатор, демонстрируя гораздо более высокую активность, чем другие катализаторы на металлической основе, работающие даже в мягких условиях реакции",-сказали Тамура и Томисигэ. "Кроме того, полиэтиленовый пакет и отходы пластмасс могут быть преобразованы в ценные химические вещества с высоким выходом."

Исследователи обработали полиэтиленовый пакет и отходы пластмасс катализатором, получив 92% - ный выход полезных материалов, включая 77% - ный выход жидкого топлива и 15% - ный выход воска.

"Эта каталитическая система, как ожидается, будет способствовать не только подавлению пластиковых отходов, но и использованию пластиковых отходов в качестве сырья для производства химических веществ", - сказали Тамура и Томисигэ.

ИСТОЧНИК