Полиэфирные пластики, широко используемые в синтетическом текстиле и пластиковых компонентах бытовой техники, известны своей сложностью в переработке. В исследовании, недавно опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, французские учёные представили инновационный метод разрушения полиэстеровых отходов на блоки, пригодные для повторного использования. Для этого используются тепло и остаточные катализаторы, встроенные в пластик в процессе производства, что исключает необходимость утомительной сортировки.
Рекомендации по сортировке пластиковых отходов
Сортировка пластиковых отходов перед утилизацией рекомендуется для упрощения процесса переработки. Переработка ПЭТ (полиэтилентерефталата), широко используемого в бутылках, текстиле, упаковке и инженерном пластике, значительно выигрывает от этой практики. Утилизаторам достаточно собрать, отделить его от других отходов и расщепить с помощью ферментативно-катализируемой деполимеризации на мономеры, которые затем можно использовать для следующей партии ПЭТ-продуктов.
Однако переработка полиэфиров, таких как политриметилентерефталат (ПТТ) и полибутилентерефталат (ПБТ), а также волокон ПЭТ, становится особенно сложной. При использовании в потребительских товарах эти пластики часто содержат смесь различных мономеров и добавок, таких как красители или пластификаторы, что затрудняет сортировку и разделение отходов. Кроме того, их жёсткие кристаллические структуры препятствуют работе ферментов, используемых в переработке, поскольку полимерные цепи упакованы слишком плотно и недоступны для ферментов.
Новая техника переработки
В этом исследовании учёные описали новую технику переработки таких пластиковых отходов, которая включает в себя намеренное смешивание различных типов полиэстеровых отходов в контролируемых пропорциях и последующее плавление при температуре 270 °C. Остаточные катализаторы, такие как триоксид сурьмы, оставшиеся после производства полиэстера, позволили провести переэтерификацию — химическую реакцию, в которой алкоксигруппа сложноэфирного соединения заменяется спиртом, — что привело к образованию сополимеров со случайными сетевыми структурами.
Для полиэстеровых отходов, богатых быстрокристаллизующимися полимерами, такими как ПБТ, одной переэтерификации расплава оказалось недостаточно. Чтобы решить эту проблему, исследователи ввели витримеризацию — добавление эпоксидного сшивающего агента в смесь — для дальнейшего замедления времени кристаллизации. Эти процессы позволили получить реактивную смесь, которая кристаллизовалась медленнее при охлаждении в ваннах со льдом, что привело к образованию полимерной структуры, восприимчивой к ферментативной атаке.
Полученный после охлаждения твёрдый материал был измельчён и обработан теми же ферментами, которые используются для переработки полукристаллических ПЭТ-бутылок. В результате были получены высококачественные мономерные строительные блоки, пригодные для производства новых полиэфирных изделий.
Исследователи подчеркнули, что смешивание нетканых отходов ПЭТ с ПБТ увеличило выход ферментативной деполимеризации с 20% для ПЭТ и 1% для ПБТ до 90% в смеси. Хотя это может показаться нелогичным, данное исследование доказывает, что смешивание, а не сортировка, может быть более жизнеспособным и менее утомительным подходом к переработке полиэфирных отходов.
© 2025 Science X Network