Мийте си ръцете! Ще спасите Земята от пластмасата
Найлоновите отпадъци може да се ползват за производство на сапун, откриха учени от Вирджиния
Пластмасови отпадъци може да се превърнат във висококачествени химикали, от които да се произвеждат сапун и други почистващи препарати. Тази надежда проблясва от изследване на екип учени от Virginia Tech, публикувано в сп. Science. А честото миене на ръце току-виж спасило Земята от пластмасата.
Въпреки че на пръв поглед пластмасата и сапунът нямат много общо, учените открили интригуваща връзка на молекулярно ниво. Според изследователите химическата структура на полиетилена прилича на мастна киселина, каквато се използва като химичен прекурсор в производството на сапун. И двата материала имат дълги въглеродни вериги. Разликата е, че мастните киселини имат допълнителна група атоми.
Намереното сходство дава надежда, че е възможно полиетиленът да се превръща в мастна киселина, която се използва в производството на почистващи продукти.
Най-голямото предизвикателство по време на проучването е дългата полиетиленова верига да се разкъса ефективно на много къси. Вдъхновението как да се получи това споходило Гуолянг Лиу - професор във Virginia Tech, един зимен ден край камината, докато наблюдавал дима, който излиза от огъня. Лиу допуснал, че димът се получава от малки частици, образувани по време на изгарянето на дървата. Тогава се зачудил
какво би се случило, ако полиетиленът бъде изгорен само до известна степен
“Ако разградим синтетичните полиетиленови молекули, но спрем процеса, преди те да се превърнат в малки газообразни молекули, ще получим късоверижни молекули”, разсъждава Лиу.
За да потвърди или отхвърли предположението си, той създава малък реактор, подобен на пещ, където той и сътрудниците му могат да нагряват полиетилен. В долната част на своеобразната “фурна” нагряването става на висока температура, която съдейства за разкъсване на полимерните вериги. В горната част се осъществява процесът на охлаждане, който спира по-нататъшното разкъсване на веригата.
След като приключили с процеса на нагряване, учените изследвали остатъците и открили, че те съдържат късоверижен полиетилен. След тази първа стъпка направили още няколко, преди да произведат първия в света сапун от пластмаса.
“Нашето изследване демонстрира нов път за повторно използване на пластмасата, без прилагането на нови и сложни процеси”, казва един от авторите на експеримента Зен Хю.
Въпреки че изследването се фокусира върху полиетилена, учените се надяват методът да работи и върху друг вид пластмаса, каквато е полипропиленът, както и върху двете едновременно, когато не могат да се отделят една от друга. Това е голямо предимство в сравнение с досега известните методи за рециклиране, които изискват сортиране на пластмасите.
Друго предполагаемо предимство на иновативния начин за намаляване на пластмасовите отпадъци е сравнително
ниската прогнозна цена
Методът изисква основно пластмаса и топлина и няколко допълнителни съставки за превръщане на восъчните молекули в мастни киселини, а по-късно - в сапун. Това всъщност е основният проблем, свързан с ъпциклирането. За да бъде ефективно, крайният продукт трябва да бъде икономически привлекателен.
Проучването е сериозна стъпка към успешното вкарване на заливащите ни пластмасови отпадъци в производството на полезни продукти. Изследователите се надяват, че опростеният процес, който предлагат, може да бъде по-достъпен за повече страни по света в сравнение със скъпото рециклиране. Предстои да разберем дали съоръженията за рециклиране по света ще започнат да прилагат новото откритие, тъй като замърсяването с пластмаса е глобално предизвикателство, а не проблем на няколко страни.
И друга група учени - от Националната лаборатория “Еймс” в Айова, са измислили начин да превърнат пластмасови опаковки за еднократна употреба в щадящи околната среда продукти. Те споделят идеите си в сп. Nature Catalysis. Американските учени смятат, че
могат да променят химическата структура на най-разпространените пластмаси в света –
полиолефиновите. Около половината от всички пластмаси, които се произвеждат в света, са такива. Те може да бъдат намерени във всякакви продукти – от перилни препарати до електроника и дори в някои от маските, които използвахме срещу ковид. Те също съдържат дълги и неразрушими вериги от въглеродни атоми, но нямат допълнителни елементи, които да реагират или взаимодействат с химическите вещества или с бактериите, освободени от въздуха и почвата. Това е причината, ако днес оставите пластмасова бутилка в двора си, тя да не може да се разгради дори след 100 години.
Учените от Еймс обаче предлагат катализатор, чрез който тези вредни продукти могат да се разграждат евтино и ефективно. Чрез процес, наречен хидрогенолиза, полиолефините може да бъдат рециклирани, ако не са напълно разградени. Методът включва използването на катализатор за прекъсване на връзките въглерод-въглерод и въвеждане на водородни атоми. Авторите на изследването предполагат, че досега учените са използвали като катализатор редки и скъпи метали като платината. Това, разбира се, много оскъпява процеса и го прави неприложим масово. Затова те предлагат вместо платина като катализатор да се използва циркониев оксид, който е евтин и доста често срещан материал, който разгражда полиолефините.
Чистият цирконий е използван за първи път за хидрогенолиза още през 90-те години, казва Фермин Коп в ZME Science. Екип от изследователи предложил използването на циркониеви хидриди за разграждане на полимери. По онова време обаче станало ясно, че този метод не е съвсем безопасен, тъй като циркониевите хидриди са силно чувствителни и се запалват при контакт с въздух и вода. Ако искате да рециклирате пластмасова бутилка с помощта на циркониев хидрид, първо трябва да се уверите, че бутилката не съдържа и една капка вода или влажен въздух, казва Коп. Средата, в която се извършва хидрогенолизата, също трябва да бъде свободна от примеси.
За съжаление обаче, полимерните отпадъци почти никога не са чисти и не се доставят като идеално сух материал, признава и един от авторите на изследването Аарон Садо - директор на Института за кооперативно преработване на пластмаси (iCOUP) в Еймс. Това е причината този подход да не може да се използва широко. Другите конвенционални методи, които се използват широко, са или силно енергоемки, или скъпи.
Изглежда, катализаторът циркониев оксид, предложен от екипа на Еймс, не реагира с вода или въздух, не се влияе от наличието на каквито и да е примеси, а
каталитичната система използва евтини и изобилни метали
Изследователите обявиха, че ще проведат серия от тестове, за да проследят различните начини, по които пластмасата може да бъде преработена достъпно, устойчиво и масово. Това дава надежда, че пластмасовият боклук, който залива планетата, може да се превърне в ценни и екологично чисти предмети.
Усилията наистина си заслужават. Между 19 и 23 милиона тона пластмасови отпадъци изтичат във водните екосистеми всяка година според изчисления на Програмата за околна среда на ООН, публикувани неотдавна. Освен че оказват негативно влияние на природата, пластмасите намаляват способността на екосистемата да се адаптира към изменението на климата. Това от своя страна засяга производството на храна и поминъка на милиони хора.