Проблема утилизации шин
Миллиарды шин ежегодно выбрасываются по всему миру, что является одной из основных причин серьёзного загрязнения окружающей среды.
Исследовательская группа химического факультета KAIST разработала технологию, позволяющую селективно преобразовывать отработанные шины в циклические алкены высокой чистоты. Эти вещества являются ценным химическим сырьём, используемым в производстве резины или нейлоновых волокон.
Решение проблемы утилизации шин
Профессор Сонхюк Хон и его команда из химического факультета KAIST успешно решили проблему утилизации шин, разработав систему непрерывной реакции на основе двойного катализатора. Исследование [опубликовано](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2451929425002153) в журнале Chem.
Состав и особенности шин
Отработанные шины состоят из комплекса синтетических и натуральных каучуков. Их физические свойства и долговечность достигаются за счёт добавления таких компонентов, как диоксид кремния, технический углерод и антиоксиданты. В частности, благодаря процессу вулканизации, в шинах образуются связи между каучуковыми цепями, что придаёт им устойчивость к высоким температурам и давлению. Это одна из основных причин, почему химическая переработка отработанных шин затруднена.
Существующие методы переработки
До настоящего времени переработка отработанных шин в основном осуществлялась с помощью пиролиза или методов физического дробления.
Пиролиз — это технология, при которой полимерные цепи разлагаются при высоких температурах (350–800 °C) для получения мазута. Однако этот метод имеет такие ограничения, как высокое энергопотребление, низкая селективность и производство низкокачественных углеводородных смесей.
Новая технология
Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа разработала метод преобразования отработанной резины в полезные химические вещества с использованием двух катализаторов. Первый катализатор помогает разрушать молекулы резины, изменяя их структуру связей, а второй катализатор создаёт циклические соединения в результате реакции замыкания цикла.
Этот процесс демонстрирует высокую селективность до 92 % и выход 82 %. Полученный циклопентен может быть переработан обратно в резину, а циклогексен может использоваться в качестве сырья для производства нейлоновых волокон, что делает их промышленно ценными.
Исследовательская группа успешно применила разработанную систему к реальным отработанным шинам, добившись селективного преобразования в циклические алкены высокой чистоты. В отличие от существующего метода пиролиза, эта технология может производить ценное химическое сырьё с помощью низкотемпературных прецизионных каталитических реакций.
Кроме того, эта технология может быть широко применена к различным типам синтетического и отработанного каучука, привлекая внимание как ключевая оригинальная технология, которая может способствовать реализации экономики замкнутого цикла.
Профессор Сонхюк Хон заявил: «Это исследование представляет собой инновационное решение для химической переработки отработанных шин, и мы планируем разработать высокоэффективные катализаторы нового поколения и заложить основу для коммерциализации, чтобы повысить экономическую эффективность».
Предоставлено [The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)](http://www.kaist.edu/).