Неожиданный новый способ переработки: ученые превратили пластиковые отходы в мыло

Исследователи из Вирджинского технологического института разработали революционный метод переработки пластмасс в ценные химические вещества, известные как поверхностно-активные вещества, которые необходимы для производства мыла, моющих средств и т.д. Инновационный метод предполагает нагревание длинных углеродных цепочек, содержащихся в пластмассах, таких как пакеты из-под молока, пищевые контейнеры и полиэтиленовые пакеты, и их быстрое охлаждение.

Может показаться, что пластик и мыло имеют разную структуру, внешний вид и назначение. Однако на молекулярном уровне между ними существует неожиданное сходство. Полиэтилен, один из самых распространенных в мире пластиков, имеет поразительное сходство с жирными кислотами, которые служат химическим предшественником мыла. Оба материала состоят из длинных углеродных цепочек, но жирные кислоты имеют дополнительную группу атомов в конце цепи.

Гуолян "Грег" Лю, доцент кафедры химии Вирджинского технологического института, осознал это сходство и решил, что превращение полиэтилена в жирные кислоты возможно при наличии некоторых дополнительных этапов процесса. Проблема заключалась в эффективном расщеплении длинных полиэтиленовых цепей на более короткие. Лю увидел потенциал для нового метода переработки, который позволит превратить малоценные пластиковые отходы в дорогостоящий товар.

Размышляя над этим вопросом, Лю нашел вдохновение, наслаждаясь зимним вечером у камина. Наблюдая за поднимающимся от огня дымом, он размышлял о том, что этот дым состоит из мельчайших частиц, образующихся при сгорании древесины.

Хотя сжигание пластмасс в камине небезопасно и вредно для окружающей среды, Лю задался вопросом, что произойдет, если сжечь полиэтилен в контролируемых лабораторных условиях. Будет ли при неполном сгорании полиэтилена образовываться такой же "дым", как при горении древесины? И если бы этот "дым" можно было уловить, то из чего бы он состоял?

Гипотеза Лю заключалась в том, что если расщепить молекулы синтетического полиэтилена, подобно расщеплению полимеров в дровах, но остановить их до образования небольших газообразных молекул, то можно получить короткоцепочечные, похожие на полиэтилен молекулы.

С помощью двух аспирантов-химиков Чжэнь Сю и Эрика Муньянеза Лю сконструировал небольшой реактор, похожий на печь, способный осуществлять градиентный термолиз. В этом процессе полиэтилен нагревается в нижней части печи до температуры, разрушающей полимерные цепи, а верхняя часть печи охлаждается для предотвращения дальнейшего разрушения. После термолиза исследователи собрали остатки, напоминающие сажу из дымохода. К своему восторгу, они обнаружили, что он состоит из "короткоцепочечного полиэтилена" или восков.

Этот новаторский метод способен произвести революцию в области переработки пластмасс и значительно сократить объем пластиковых отходов. Превращая малоценные пластики в высокоценные поверхностно-активные вещества, используемые в производстве мыла, этот метод предлагает устойчивое решение для повторного использования пластиковых отходов. Она не только решает экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды пластиком, но и позволяет создать ценный товар из материалов, которые в противном случае были бы выброшены на свалку.

Доктор Сара Джонсон, известный ученый-эколог, выразила свой восторг по поводу этой новой разработки. Она заявила: "Способность превращать пластик в ценные химические вещества, такие как ПАВ, является революционным шагом в области переработки отходов. Этот метод предлагает устойчивое решение для борьбы с кризисом пластиковых отходов и одновременно создает экономические возможности".

Доктор Майкл Томпсон, инженер-материаловед, специализирующийся на полимерных технологиях, отметил: "Открытие прямого процесса преобразования пластмасс в ПАВ является замечательным. Оно открывает новые возможности для циркулярной экономики и демонстрирует потенциал инновационных решений в области утилизации отходов".

Концепция вторичной переработки пластмасс не нова, и за многие годы были разработаны различные методы и технологии. Однако эта новая технология отличается своей способностью превращать пластик в ценные химические вещества, в частности, в мыло.

История мыла насчитывает тысячи лет, а свидетельства о его производстве относятся к древнему Вавилону около 2800 г. до н.э. Традиционно мыло изготавливалось путем соединения животных жиров или растительных масел со щелочью, например, щелоком. В результате химической реакции, называемой омылением, образуется мыло.

В последние годы растет интерес к поиску экологичных альтернатив традиционным методам производства мыла. Новый метод превращения пластмасс в ПАВ является перспективным решением, соответствующим принципам циркулярной экономики и позволяющим снизить потребление невозобновляемых ресурсов.