Тефлон — это распространённое покрытие, которое предотвращает прилипание пищи к посуде. Однако его безопасное разложение представляет собой сложную задачу. Теперь исследователи из Великобритании обнаружили простое и экономически эффективное решение этой проблемы. Результаты не только экологичны, но и позволяют повторно использовать материал в составе зубной пасты и добавок для питьевой воды.
Согласно исследованию, опубликованному 22 октября в журнале Journal of the American Chemical Society, для процесса нужны всего лишь металлический натрий и интенсивное встряхивание.
История и проблема тефлона
Свыше 85 лет назад компания DuPont представила миру тефлон. Выпущенный в 1938 году, технически известный как политетрафторэтилен (ПТФЭ), этот химически инертный синтетический полимер славится своими антипригарными свойствами. Он также широко используется в качестве смазки для контейнеров с агрессивными материалами и даже в медицинском оборудовании, таком как катетеры.
Тефлон, являющийся частью большого семейства поли- и перфторалкильных веществ (ПФАВ), стал известен не только благодаря своим полезным свойствам, но и из-за проблем, связанных с его воздействием на окружающую среду и здоровье человека. При сжигании они выделяют токсичные «вечные химикаты», которые сохраняются в окружающей среде тысячелетиями.
Исследователи экспериментировали с различными способами утилизации тефлона в течение многих лет, включая стратегии, сочетающие химические добавки и обработку светодиодным светом.
Механико-химическое решение
Химики из Университета Бирмингема и Университета Ньюкасла в Великобритании могут предложить ещё более простое решение. Ключ к их подходу — механико-химия. Этот метод индуцирует химические реакции с помощью механической энергии, а не энергоёмких источников тепла.
«Наш подход прост, быстр и использует недорогие материалы», — заявил соавтор исследования Эрли Лу.
Первый шаг для Лу и его коллег — поместить фрагменты металлического натрия и тефлоновый мусор в герметичный стальной контейнер, называемый шаровой мельницей. Антипригарные и нереактивные свойства тефлона обусловлены его чрезвычайно прочными связями углерод-фтор. Однако шаровая мельница может разрушить эти связи, измельчая их с помощью металлического натрия. Это приводит к химической реакции между двумя ингредиентами при комнатной температуре.
Конечный результат — сочетание безвредного углерода и фторида натрия — стабильной неорганической соли, часто используемой для фторирования зубной пасты и питьевой воды.
«Мы использовали передовую спектроскопию твёрдого состояния ядерного магнитного резонанса… чтобы заглянуть внутрь реакционной смеси на атомном уровне. Это позволило нам доказать, что процесс производит чистый фторид натрия без каких-либо побочных продуктов», — пояснил соавтор исследования Доминик Кубицки.
Процесс позволяет получить настолько чистый фторид натрия, что его можно сразу использовать без дополнительной очистки. Помимо зубной пасты и воды, соединение может быть использовано для создания других фторсодержащих молекул для фармацевтики и медицинской диагностики.
Команда считает, что их новый подход может вскоре стать основой для фторовой циркулярной экономики, где ценные соединения извлекаются из отходов, а не просто выбрасываются или сжигаются.
«Мы надеемся, что это вдохновит на дальнейшую работу по повторному использованию других видов фторированных отходов и поможет сделать производство жизненно важных фторсодержащих соединений более устойчивым», — сказал Лу.