Как утилизировать «неперерабатываемые» пластмассы

Новый процесс может позволить повторно использовать определенные пластмассы, которые в противном случае были бы испорчены.

Новый процесс может сократить количество пластика, захороненного на свалках. Идея такова: преобразовать некоторые типы пластика, которые нельзя переработать, в типы, которые можно нагревать, а затем преобразовывать.

По данным Агентства по охране окружающей среды, из более чем 35,4 млн тонн пластика, производимого ежегодно в Соединенных Штатах, доля вторичного использования «относительно мала» — всего 8,4% по данным на 2017 год. Более одной трети, добавляет оно, в конечном итоге отправляется на свалки как отходы.

Пластмассе могут потребоваться сотни лет для разложения или химического разрушения. А при захоронении на свалках они занимают ценное место. Другие пластиковые отходы попадают в океаны, ручьи и другие водные пути. Там они распадаются на крошечные частицы, называемые микропластиками. Некоторые содержат вредные добавки.

Микропластики также могут иметь поверхность, на которой могут цепляться другие загрязнители и микробы. И эти пластиковые кусочки могут накапливаться и у некоторых животных.

Некоторые виды пластика могут быть переплавлены и преобразованы в новые изделия. Таким образом можно переработать многие бутылки для напитков, кубики LEGO и другие товары. Их молекулы в основном представляют собой длинные цепочки повторяющихся групп атомов.

Однако пока нет возможности утилизировать так называемые термореактивные пластмассы. Приставка термо- относится к теплу или температуре. В процессе изготовления этих пластиков используются мягкие твердые вещества или жидкости, а затем их отверждают, обычно путем нагрева.

Это отверждение образует поперечные связи между группами атомов в этом пластике. Эта сеть связанных атомов делает этот легкий пластик достаточно прочным, чтобы выдерживать удары. Еще они хорошие изоляторы для тепла и электричества.

«Большинство пластиковых компонентов в самолетах — это термореактивные материалы», — говорит Ика Манас-Злочевер. Она инженер-химик в Университете Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, штат Огайо. 

Команда объединила кусочки одного типа термореактивного пластика с небольшим количеством соединения на основе цинка. Они добавили смесь в шаровую мельницу. Это высокоэнергетическая кофемолка, в которой используются шарики из металла или других прочных материалов. Механическая энергия шаровой мельницы превращает пластик в мелкий порошок. В процессе также создаются радикалы — молекулы с одним или несколькими внешними неспаренными электронами.

«Радикалы очень реактивны», — говорит Юэ. В смеси радикалы реагируют с другими молекулами, превращая сшитые химические связи в непостоянные типы, обнаруженные в витримерах. Теперь этот порошок можно прессовать в нагретую форму для придания ему новой формы. Позже новый пластик можно нагреть и снова отлить в форму без добавления цинка.

 Эти пластмассы широко используются в изделиях, от сотовых телефонов до лопастей ветряных турбин.

Их постоянные поперечные связи означают, что эти пластмассы нельзя просто расплавить и изменить. Но это может скоро измениться.

По словам Манас-Злочауэр, аналогичный подход может работать и для других типов термореактивных пластиков. Они могут полагаться не на соединение цинка, а на другие химические вещества. Некоторые витримерные пластмассы могут даже работать лучше, чем оригинальные термореактивные пластмассы для некоторых применений. Другие могут работать хуже. Например, можно выдержать большую силу, прежде чем она сломается, но при этом быть менее гибким.

Сейчас команда ищет деловых партнеров, чтобы помочь группе расширить свой новый процесс. Юэ отмечает, что потребуются дополнительные исследования возможных эффектов от различных добавок в этих пластмассах. Его группа описала свой новый перерабатываемый витримерный пластик в газете ACS Macro Letters от 16 июня.

«Идея превратить существующие реактопласты в витримеры очень привлекательна, — говорит Таня Юнкерс. Она химик-полимер в Университете Монаша в Клейтоне, Австралия. «Несмотря на то, что это новый процесс, он может быть применен к полимерным отходам, произведенным задолго до этого», — объясняет она. Но сначала необходимо провести полную оценку этой техники и новых пластиков, говорит она.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *