Effektiv depolymerisering i fast tilstand af affald PET

Plastforurening er blevet et af de mest komplekse miljøspørgsmål, især i forbindelse med stigende produktion og efterspørgsel efter plastmaterialer. Mens innovationer inden for polymerkemi radikalt har ændret vores liv i midten af ​​det 20. århundrede, plastens enestående egenskaber såsom holdbarhed, kemisk stabilitet, styrke og mange andre egenskaber udgør et alvorligt problem for genbrug af sådanne materialer.

Ifølge nogle skøn, i år 2050, der vil være mere plastaffald end fisk i oceaner efter totalvægt, med den årlige produktion af plastmaterialer på mere end 1,1 milliarder tons. Den globale produktion af plast i 2015 blev anslået til cirka 380 millioner tons, og den samlede mængde affald genereret fra 1950'erne til 2015 var omkring 6,3 milliarder tons. Kun 9% af affaldet blev genanvendt, og svimlende 60% af alt plast, der nogensinde er fremstillet, endte i miljøet.

Det er vigtigt at rationalisere brugen af ​​plastprodukter og øge forbrugernes bevidsthed om at sortere og genanvende affald i form af forureningsreduktion. Imidlertid, at finde tekniske løsninger og metoder til mere effektiv behandling af plastaffald og omdanne det til værdifulde kemikalier udgør stadig en stor udfordring for forskere rundt om i verden.

Polyethylenterephthalat (PET) er en syntetisk polyester, der i vid udstrækning bruges til fremstilling af sodavandsflasker og tekstilfibre. PET er en termoplast lavet af gentagne enheder af tereftalsyre og ethylenglycol, forbundet via en esterbinding. Deraf det populære navn polyester, som mest bruges i tekstilindustrien.

Esterbindingen kan spaltes ved hydrolyse for at transformere PET -affald tilbage til dets monomerbestanddele. Nuværende kemiske metoder til PET -genbrug kræver anvendelse af organiske opløsningsmidler ved høje temperaturer og tryk for at opnå depolymerisering til monomererivater i praktiske udbytter.

Undersøgelse af mulighederne for at bruge kuglefræsning i processen med PET -depolymerisering, Dr. Vjekoslav Štrukil fra RBI Laboratory for Physical-Organic Chemistry dekomponerede med succes PET til monomer terephthalsyre ved omgivelsestemperatur og tryk, idet tereftalsyre også er udgangsmaterialet til fremstilling af denne plast.

Mekanokemi er for nylig blevet et af de mest lovende områder inden for kemisk videnskab på grund af dets ekstremt høje effektivitet, enkelhed, hastighed, og evnen til væsentligt at reducere brugen af ​​giftige organiske opløsningsmidler eller helt undgå deres anvendelse i kemiske reaktioner.

"Selvom International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) rangerede mekanokemi, samt nedbrydning af polymerer til monomerer, blandt de ti bedste innovationer inden for kemi, der vil ændre verden, en effektiv mekanokemisk PET -nedbrydning er endnu ikke beskrevet i den videnskabelige litteratur, "siger Dr. Štrukil.

I den seneste undersøgelse beskriver Dr. Štrukil en meget effektiv alkalisk hydrolyse af affald PET i fast tilstand ved omgivelsestemperatur og tryk, opnået ved mekanokemisk kuglemaling med PET -konvertering og monomer isolerede udbytter op til 99%.

Fremragende udbytter blev også opnået ved den såkaldte dampassisterede ældning af manuelt blandede eller formalet faste blandinger af PET og natriumhydroxid i et fugtigt miljø eller i nærvær af alkoholdampe. Ældning i spritdampe repræsenterer en endnu mildere vej til PET -depolymerisering med 99% omdannelse ved stuetemperatur.

"Nogle af eksperimenterne startede lige før lockdown i marts, efterfulgt af et jordskælv. Selvfølgelig, alt dette har bremset og næsten lukket forskningen ned. Dette betød, at disse resultater var helt tabt, og vi var nødt til at starte vores forskning forfra igen efter lockdown. Imidlertid, den surrealistiske situation har bragt nogle nye ideer, så da jeg vendte tilbage til arbejde i maj, Jeg fokuserede min forskning på ældning af PET -plast ved omgivelsestemperatur og tryk i dampe fra forskellige flydende faser, såsom acetonitril, methanol eller ethanol, "forklarer Dr. Štrukil.

Publicerede resultater viser, at mekanokemisk formaling og dampassisteret ældning, som to komplementære solid-state teknikker, har potentiale for alkalisk nedbrydning af affald PET -plast og PET -tekstil også på større skalaer. Den beskrevne metode kan tjene som en platform for udvikling af nye og effektive miljøvenlige processer til produktion af tereftalsyre fra affald PET, der er rigeligt i miljøet, i stedet for ikke-vedvarende kilder såsom fossile brændstoffer.

Disse resultater blev offentliggjort i ChemSusChem .