Пластиковые отходы могут быть использованы в качестве сырья для изготовления высокоэффективных пористых мембран. Затем они могут быть использованы в химической промышленности для энергоэффективного разделения сложных химических смесей или для очистки потоков отходов, что еще больше повышает экологическую привлекательность процесса.

Полимерные мембраны могут стать отличными партнерами для решения многих проблем устойчивого развития, говорит Малиналли Рамирес Мартинес, аспирант, возглавлявший исследование в группе Сюзаны Нунес в KAUST. По ее словам, благодаря своей избирательно проницаемой пористой структуре, они могут уменьшить экологический след от промышленных разделительных процессов, помочь в очистке сточных вод и создать доступ к пресной воде.

"Однако традиционные подходы к изготовлению мембран в основном используют ископаемые невозобновляемые материалы, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду и противоречит преимуществам устойчивого развития", - говорит Рамирес Мартинес.

"Мы хотели сделать еще один шаг к устойчивости полимерных мембран, заменив некоторые традиционные материалы, используемые для их изготовления, растворителями на биологической основе и отходами пластмасс, следуя принципам циркулярной экономики и зеленой химии".

Полиолефиновые пластики составляют почти половину всех выбрасываемых изделий в потоках пластиковых отходов. "Полиолефины очень популярны благодаря своей низкой стоимости и высокой термической и химической стабильности", - говорит Рамирес Мартинес. "Мы находим их в упаковке для пищевых продуктов, многоразовых сумках, бутылках для шампуня, игрушках и многих других изделиях".

Эти же свойства делают полиолефины привлекательными для производства гидрофобных микропористых мембран для очистки нефти и других промышленных процессов очистки. "Однако основными проблемами при переработке полиолефинов в пористые мембраны являются высокие температуры, необходимые для их растворения - обычно от 140 до 250 градусов Цельсия - и ограниченный спектр растворителей, которые можно использовать, большинство из которых работают на ископаемом топливе".

Два растворителя на биологической основе могут значительно улучшить устойчивость этого процесса, как показала команда. "Мы обнаружили, что терпены - природные возобновляемые растворители, получаемые из непищевой биомассы, - могут растворять полиолефины при температуре всего 130 градусов Цельсия", - говорит Рамирес Мартинес. "Во-вторых, используя эти растворители, мы успешно изготовили полипропиленовые мембраны из пластиковых отходов пищевой упаковки, превратив одноразовые пластики в высокоэффективные материалы".

Эти мембраны хорошо справляются с разделением эмульсий "вода в масле", которые могут образовываться в результате некоторых промышленных процессов. "Показатели отбраковки и чистоты масла, которые мы зафиксировали, были сопоставимы с самыми современными мембранами, о которых сообщается в литературе", - говорит Рамирес Мартинес. "Мы считаем большим достижением доказательство того, что мембраны, приготовленные из пластиковых отходов, могут иметь конкурентоспособные характеристики по сравнению с мембранами, изготовленными из нетронутых материалов".

Исследование опубликовано в журнале "Зеленая химия".

Нунес также отмечает широкую применимость этой работы. "Полиолефины растворимы только в нескольких растворителях, таких как декалин. Поиск альтернативных растворителей, в частности, растворителей на биологической основе, актуален не только для изготовления мембран", - добавляет она.