Переработка пластика - трудная задача. Лишь малая часть того, что мы выбрасываем, может переработана и использована повторно. Но, изучая химические процессы, лежащие в основе переработки пластика, ученые все время находят новые способы превратить мусор во что-то ценное - от аэрогелей до топлива для автомобилей. Вот пять технологий, которые дают надежду на то, что мир будущего будет чуть менее загаженным.
Реактивное топливо
Превращение мусора в топливо для самолетов - не настолько безумная идея, как может показаться на первый взгляд. Например, компания British Airways еще два года назад обсуждала планы по постройке мусороперерабатывающих заводов, которые превращали бы пластик в экологически чистое возобновляемое топливо.
Но настоящий прорыв совершили в этом году ученые Университета штата Вашингтон. Работая с полиэтиленом низкой плотности из пластиковых пакетов и бутылок, химики нашли дешевый и простой способ дробить этот материал на гранулы размером с рисовое зерно и превращать его в реактивное топливо.
Гранулы размещаются поверх слоя активированного угля внутри так называемого трубчатого реактора. Все это разогревается до температуры 571 градуса Цельсия. При этом происходит термическое разложение гранул с высвобождением водорода, хранящегося в пластике. В результате получается набор отдельных углеводородов, каждый из которых можно использовать в качестве компонентов реактивного топлива.
Дизельное топливо
Химический процесс, описанный выше, называется пиролизом. Его также можно использовать для превращения пластмассы в дизельное топливо. В 2017 году группа инженеров построила мобильную систему переработки, которая может быть установлена на задней части пикапа или небольшого судна. Топливо изготавливается буквально на ходу.
Система использует нового вида катализатора, который быстро расщепляет пластиковые отходы на дизельное топливо, которое можно использовать без дополнительной обработки. Хотя оригинальная установка довольно компактна, она может быть легко масштабирована до огромных размеров. Большой образец может перерабатывать до 4,5 тонн пластика в день.
Дешевые фильтры для опасных химикатов
Производство химикатов - ресурсоемкий процесс. Очень много энергии расходуется на то, чтобы удалять нежелательные молекулы из жидкостей. Для жестких растворителей требуются фильтры в виде дорогих керамических мембран. Но исследования Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) в ОАЭ указывают, что для этих же целей можно использовать пластик. Команде ученых удалось превратить обычный бутылочный пластик в сложную мембрану, добавив в состав изначального материала дополнительный полимер. Полученный фильтр отлично удаляет из агрессивных жидкостей молекулы вещества размером от 35 до 100 нанометров. А еще полученной мембраной можно не только фильтровать химикаты, но и просто очищать воду.
Губка для разлившейся нефти
Полиэтилентерефталат, использующийся в бутылках, является одним из самых распространенных типов пластиковых отходов. В ноябре прошлого года ученые Национального университета Сингапура сообщили о создании технологии, которая позволяет превращать этот вид пластика в очень полезный аэрогель.
Ученые измельчили пластик до состояния мельчайших волокон и покрыли их кварцем. Затем волокна химически обработали, заставив их разбухнуть до состояния ваты, и высушивали в легкий пористый аэрогель.
Это - первый аэрогель, созданный из мусорного пластика. Его можно использовать для самых разных целей, включая звукоизоляцию зданий или создание пылевых фильтров. Но самый многообещающий способ применения аэрогеля - очистка разлившейся нефти. Если материал покрыть определенными веществами, губка поглощает разлившуюся нефть в семь раз эффективнее любых имеющихся материалов.
Технология уже запатентована. Сейчас ученые ищут партнеров для начала массового производства пластикового аэрогеля. Так что совсем скоро вчерашний мусор будет делать мир чище.
Нанотрубки из углерода
Углеродные нанотрубки особые трубчатые структуры из атомов углерода. Они очень ценны, поскольку обладают уникальными физическими свойствами. Так, хорошая проводимость делает их востребованными в электронике, повышенная износостойкость - в машиностроении, легкость - в авиации.
В 2013 году ученые из австралийского Университета Аделаиды экспериментировали со способами изготовления углеродных нанотрубок. Они пытались получать нанотрубки путем нанесения слоев углерода на мембраны из алюминия. Сначала в качестве источника углерода использовался этанол, но вскоре один из членов команды выяснил, что для этой цели подходит любой источник углерода. Включая расплавленные и испаренные пластиковые пакеты.
Как ни странно, такая форма углерода оказалась даже более эффективной для производства нанотрубок, чем этанол. При этом процесс не требует никаких токсичных катализаторов или растворителей.
