По словам ученых, им удалось решить сразу две актуальные глобальные проблемы.
Пластик стал неотъемлемой частью современной жизни. Однако после выброса он является одним из самых сложных для переработки материалов на Земле.
Как пишет Phys.org, группа ученых под совместным руководством исследователей из Инженерной школы имени Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и Женского университета Ихва в Южной Корее продемонстрировала новый химический подход, позволяющий преобразовывать смесь трех наиболее распространенных видов пластика непосредственно в водородное топливо высокой чистоты при температурах, значительно ниже, чем при традиционной газификации.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что щелочная термическая обработка - процесс, при котором гидроксид натрия под воздействием тепла вступает в реакцию с органическим материалом, стимулируя выделение водорода, – позволяет эффективно перерабатывать смешанные отходы полиэтилентерефталата, полиэтилена и полипропилена в одном реакторе, получая водород с чистотой более 90% без необходимости сортировки видов пластика.
"Мы решаем сразу две актуальные глобальные проблемы. Пластиковые отходы накапливаются с угрожающей скоростью, а чистый водород необходим для декарбонизации энергетики. Эта технология решает обе эти задачи творческим и масштабируемым способом", - рассказала соавтор статьи А-Хён (Алисса) Парк, декан факультета Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе имени Рональда и Валерии Шугар.
Этот процесс был адаптирован на основе метода, первоначально разработанного Парк и соавтором исследования Ву-Дже Кимом, профессором химической инженерии и материаловедения в Женском университете Ихва, в качестве углеродно-нейтрального способа преобразования биомассы, такой как морские водоросли, в газообразный водород. В ходе экспериментов ученые использовали модифицированный процесс щелочной термической обработки для преобразования пластиков в водород высокой чистоты.
Данный подход позволил получить значительно больше водорода из полиэтилентерефталата при работе на 300–400 градусов Цельсия ниже, чем при традиционной паровой газификации.
Ученые отметили, что полиэтилен и полипропилен, в отличие от полиэтилентерефталата, изначально были менее эффективны в производстве газообразного водорода. Для их активации исследователи разработали предварительную термическую окислительную обработку, при которой пластмассы перед основной реакцией кратковременно подвергаются воздействию умеренного нагрева на воздухе.
В ходе экспериментов выяснилось, что все три вида пластмасс эффективно разлагаются. Углерод, выделяющийся в ходе реакции, улавливается реагентом гидроксидом натрия и преобразуется в твердый карбонат натрия, а не улетучивается в атмосферу в виде углекислого газа.
Анализ показал, что более 75% исходного углерода пластика превращается либо в стабильный карбонат, либо в жидкие органические остатки. Менее 13% выделяется в газообразной форме, а прямой выброс углерода в атмосферу во время реакции незначителен.
Кроме того, карбонат натрия можно преобразовать в карбонат кальция с помощью простого процесса извлечения, навсегда фиксируя углерод в минерале, широко используемом в отраслях, которые традиционно характеризуются высокой углеродной интенсивностью.
Ранее ученые создали новый вид пластика, который можно запрограммировать на саморазрушение. В его состав входит консорциум микроорганизмов.
Бактерии Bacillus subtilis были отдельно запрограммированы с помощью генной схемы, способной секретировать два взаимодополняющих фермента, разлагающих пластик: липазу Candida antarctica, отвечающую за разрыв случайных цепей, и липазу Burkholderia cepacia, отвечающую за последовательную деполимеризацию.