Химики частного Северо-Западного университета (Northwestern University, США) разработали новаторский процесс, который может упростить вторичную переработку пластмасс. Новый метод исключает трудоемкий этап сортировки и напрямую превращает отходы пластмасс в топливо, воски и смазочные материалы. В основе процесса лежит недорогой никелевый катализатор, который избирательно разлагает полиолефины.
Команда Northwestern обратилась к гидрогенолизу — процессу, в котором водород и катализатор разрывают прочные углерод-углеродные связи. Вместо дорогостоящих платиновых или палладиевых катализаторов они разработали одноцентровый никелевый катализатор, работающий при более низких температурах и давлении, а также расходующий меньше материала.
Йоси Кратиш, доцент-исследователь Northwestern University, Marks GroupИзображение: Northwestern University
«По сравнению с другими катализаторами на основе никеля, в нашем процессе используется одноцентровый катализатор, работающий при температуре на 100 градусов ниже и при вдвое меньшем давлении водорода. Кроме того, мы используем в 10 раз меньше катализатора, а наша активность в 10 раз выше. Таким образом, мы выигрываем во всех параметрах», — сказал соавтор Йоси Кратиш (Yosi Kratish).
Конструкция процесса действует как молекулярный скальпель, избирательно воздействуя на связи в разветвленных полиолефинах, оставляя другие нетронутыми. В результате химическое расщепление смешанных пластиков происходит более чисто и эффективно, образуя высококачественные масла и воски, которые можно перерабатывать повторно.
Один из самых неожиданных результатов был получен, когда катализатор столкнулся с поливинилхлоридом (ПВХ). Обычно загрязнение ПВХ отравляет катализаторы и сводит на нет процесс переработки партий, но в данном случае ПВХ фактически улучшил характеристики.
«Добавление ПВХ в перерабатываемую смесь всегда было запрещено. Но, по-видимому, это делает наш процесс еще лучше. Это безумие. Такого точно никто не ожидал. Даже когда ПВХ составлял четверть отходов, катализатор продолжал работать с лучшими результатами. Эта неожиданная устойчивость может позволить переработчикам справиться с потоками ранее „неперерабатываемого“ пластика», — пояснил Йоси Кратиш.
Старший автор разработки Тобин Маркс считает, что этот прорыв может преобразить экономику: «Наш новый катализатор может обойти этот дорогостоящий и трудоемкий этап вторичной переработки обычных полиолефинов, сделав переработку более эффективной, практичной и экономически выгодной, чем существующие стратегии».
При масштабировании процесс с использованием никелевого катализатора может открыть путь к сокращению пластиковых отходов, превратив глобальную экологическую проблему в ценный источник ресурсов.