Учёные нашли способ превратить одну из главных экологических проблем — пластиковый мусор — в источник ценных материалов для энергетики. Исследователи из Сельскохозяйственного университета Шэньяна и Китайской академии наук разработали технологию, позволяющую перерабатывать отходы пластика в углеродные структуры, пригодные для создания батарей нового поколения и суперконденсаторов.
«Наша цель — превратить пластиковые отходы из экологической обузы в устойчивый ресурс», — говорит доктор Гайсю Ян из Гуанчжоуского института преобразования энергии. По его словам, современные методы карбонизации позволяют извлекать углерод из пластмасс и повторно использовать его для энергетических и экологических задач.
Почему это важно
С момента изобретения фенольной смолы в 1907 году пластики стали неотъемлемой частью повседневной жизни — прочные, дешёвые и универсальные. Но оборотная сторона их удобства очевидна: по данным за 2021 год, человечество произвело свыше 390 миллионов тонн пластика, и большая часть этого объёма всё ещё загрязняет природу.
Традиционные методы утилизации — захоронение, сжигание и механическая переработка — не решают проблему, а зачастую создают новые: выделяют токсины, микропластик и парниковые газы. Поэтому учёные во всём мире ищут способы не просто избавиться от отходов, а дать им вторую жизнь.
Как работает технология
В обзоре, опубликованном в журнале Sustainable Carbon Materials, китайские исследователи представили как проверенные, так и новые методы превращения пластика в углерод. Одной из наиболее перспективных технологий стала мгновенная джоулева нагревка (flash Joule heating).
Суть метода в том, что пластиковый материал пропускают через короткий электрический импульс, за миллисекунды нагревая его до экстремальных температур. В результате пластик распадается и образует высококачественный графен — всего за мгновение и при энергозатратах менее 0,1 кВт·ч на килограмм исходного материала.
Кроме того, применяются и другие методы, такие как каталитический пиролиз и одностадийный синтез (one-pot synthesis). Они позволяют получать углеродные нанотрубки и пористый углерод с выдающимися структурными свойствами — востребованные материалы для аккумуляторов и суперконденсаторов.
Применение в энергетике и экологии
Пластик, превращённый в углерод, способен стать ключевым элементом в литий-ионных батареях и суперконденсаторах. В экспериментах исследователи создали пористый углерод из пластиковых отходов, который показал энергоёмкость, близкую к теоретическому пределу для селеновых батарей, и сохранил стабильность при многократном использовании.
«Это шаг к циркулярной углеродной экономике — системе, где отходы превращаются в ресурс», — отмечает профессор Янь Чэнь из Южно-Китайского технологического университета. Такой подход замыкает цикл между утилизацией и производством возобновляемой энергии.
Но потенциал технологии не ограничивается энергетикой. Полученные материалы могут поглощать углекислый газ, а также удалять тяжёлые металлы и антибиотики из сточных вод — то есть работать и на благо экологии.
Путь к массовому применению технологии всё ещё тернист. Учёные признают, что необходимо оптимизировать катализаторы и улучшить селективность реакции, чтобы переработка consistently давала высококачественный углерод.
Тем не менее, опубликованные результаты демонстрируют, что пластик — это не приговор планете, а недооценённый ресурс, способный стать топливом для более чистого и устойчивого будущего.
