«На небе только и разговоров, что о море». Интересно, а говорят ли там о пластике, которого в нем полно? Он загрязняет океаны, почвы, атмосферу, наносит вред локальным и глобальной экосистемам — вы все это и так знаете. Можно еще вспомнить Большое тихоокеанское мусорное пятно, но зачем расстраиваться. Убрать бы все это, но как?
Ученые постоянно ищут способы, как утилизировать пластик безопасно и эффективно. Одна из новых перспективных разработок — преобразование пластмасс в газ без каких-либо вредных побочек. Более того, получаемые в результате переработки продукты можно еще и применять в промышленности с пользой для человека. В посте расскажу о принципе действия этой технологии, ее перспективах и значении для окружающей среды. Поехали!
Традиционные методы переработки пластика
У традиционных способов утилизации пластмасс, таких как переработка или сжигание, есть крупные недостатки. При сжигании пластик выделяет опасные химические вещества, включая диоксины и фураны: они токсичны и могут нанести вред здоровью людей и окружающей среде.
А утилизация пластиков — сложный процесс в плане организации работы и технологий. Он требует сортировки различных типов материалов, ведь не все пластики можно переработать при помощи одной технологии, они разные. В итоге утилизация сложна, дорога и далеко не всегда эффективна.
Из-за всего этого большая часть пластикового мусора не перерабатывается, а оказывается на свалках или в океанах. Там это все может разлагаться сотни лет, выделяя микропластик в окружающую среду. От мусора не спрятаться, не скрыться. Даже на таких райских островах, как Бали, на пляж выносит горы мусора — в том числе принесенного извне.
Превращение пластика в ценный газ
Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Беркли предложили еще один метод переработки полимеров. Используется реакция с применением катализаторов на основе систем натрий - оксид алюминия и оксид вольфрама - оксид кремния. Катализаторы разрушают углерод-углеродные связи в пропилене. Это приводит в конечном итоге к разложению этих полимеров на изобутилен и пропилен. Оба соединения могут быть использованы в органическом синтезе.
В отличие от сжигания, процесс переработки с использованием катализаторов не приводит к образованию токсичных веществ вроде тех же диоксинов. То есть новая технология наносит меньше вреда окружающей среде, чем обычные методы переработки. А еще она позволяет перерабатывать полимеры без необходимости их предварительного разделения (как правило, ручного) — это упрощает обращение с пластиковыми отходами. Это огромный шаг вперед: уменьшается потребность в сложных системах сортировки, снижается стоимость переработки пластиков.
Вот что говорят ученые о значении своего метода: «Поскольку полипропилен и полиэтилен — одни из самых трудных и дорогих для разделения пластиков в смешанных отходах, крайне важно научиться эффективно перерабатывать и тот и другой». Исследования показывают, что процесс можно масштабировать, он не чисто лабораторный. А это уже делает его привлекательным для промышленного использования. Конечно, сначала нужно провести дополнительные исследования и оптимизировать технологию, чтобы сделать ее коммерчески выгодной. С этим проблемы.
В чем сложности
Несмотря на огромные преимущества новой технологии, остаются определенные вызовы. Их нужно решить, прежде чем она станет широко применимой:
Во-первых, технология пока находится на стадии разработки, и для ее масштабного внедрения потребуются дополнительные исследования и финансирование. Во-вторых, остаются вопросы по поводу экономической целесообразности процесса: хотя он эффективен химически, использование катализаторов требует значительных затрат на энергию. Ну вы знаете, платина стоит немало. В-третьих, нужна инфраструктура для переработки отходов. Сейчас большинство систем утилизации ориентированы на традиционные способы сортировки и переработки пластмасс, а это требует времени и инвестиций для адаптации к новому процессу. Бизнес далеко не сразу готов использовать любую новинку, какой бы перспективной она ни была.
Короче, технология должна пройти строгие экологические и экономические тесты, прежде чем она сможет быть применена в глобальном масштабе. Это требует времени и дополнительных ресурсов.
Перспективы нового метода
В случае успешного внедрения технологии можно будет значительно сократить объемы пластиковых отходов, которые сейчас попадают на свалки и загрязняют окружающую среду. Это не только снизит уровень загрязнения, но и позволит разработать замкнутый цикл переработки, где отходы могут быть повторно использованы для создания новых материалов.
Авторы проекта рассматривают возможность сбора и дальнейшего применения получаемых газов в различных отраслях промышленности, например в энергетике и химическом производстве. Это поможет сократить выбросы углерода и повысить эффективность использования природных ресурсов.
Если ученые доведут технологию до ума, то есть сделают ее пригодной для применения в промышленности, она может стать основой для более чистого и эффективного способа утилизации пластика без опасных побочных продуктов. Даже при всех сложностях такие перспективы впечатляют. Возможно, именно эта технология станет началом очищения пляжей (да и не только их), от вездесущих пластиковых бутылок и стаканчиков.
Комментарии (23)
LAutour
16.10.2024 14:48Получается как пиролиз (кстати про этот способов переработки мусора обзорщики часто забывают), но без нагрева.
ru1z
16.10.2024 14:48Нагрев есть, как без него - пусть и 300-400°C, но все как обычно - нагрев/давление.
aamonster
16.10.2024 14:48Ага, помню, была у меня в школьные годы немецкая книжка по химии, так там один из предлагаемых опытов – получение стирола из полистирола (а потом, кажется, обратно).
vesowoma
16.10.2024 14:48Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Беркли предложили еще один метод переработки полимеров. Применяется реакция с задействованием катализаторов из платины и алюминия: они разрушают углеродно-водородные связи в полипропилене и полиэтилене.
А по ссылке катализатор без платины:
Using sodium on alumina followed by tungsten oxide on silica proved much more economical and effective, even though the high temperatures required for the reaction added a bit to the cost.
In both plastics, exposure to sodium on alumina broke each polymer chain into shorter polymer chains and created breakable carbon-carbon double bonds at the ends.
Применение натрия на оксиде алюминия с последующим применением оксида вольфрама на диоксиде кремния оказалось гораздо более экономичным и эффективным, несмотря на то что высокие температуры, необходимые для реакции, немного увеличивали стоимость. В обоих пластиках воздействие натрия на оксиде алюминия разбило каждую полимерную цепь на более короткие полимерные цепи и создало разрываемые двойные углерод-углеродные связи на концах.
ru1z
16.10.2024 14:48Может это генератор текста дописал для красоты вместо перевода? Обороты в статье очень специфичные.
divolko3
16.10.2024 14:48Да, действительно. Автор статьи просто глянул, какие вообще обычно катализаторы используются, и чаще всего применяется именно платина, как весьма эффективный катализатор. Поэтому решил, что в источнике, научно-популярном СМИ, почему-то не указали этот момент.
Сейчас проверили уже научную статью, там про платину ничего нет. Спасибо, поправили.
vesowoma
16.10.2024 14:48Да не сильно лучше получилось... Если упрощенно то надо как-то так:
Используется реакция с применением катализаторов на основе систем натрий* - оксид алюминия, и оксид вольфрама - оксид кремния. Катализаторы разрушают углерод-углеродные связи в полипропилене и полиэтилене, что приводит в конечном итоге к разложению этих полимеров на изобутилен и пропилен. Оба эти соединения могут быть использованы в органическом синтезе.
*- натрий очень активный металл, неясно в каком он там виде. Оксид натрия тоже очень активен.
divolko3
16.10.2024 14:48Спасибо большое! Сейчас сделаем по вашей рекомендации :)
ru1z
16.10.2024 14:48По-моему, лучше просто удалите весь процитированный текст и химизм, результат слишком запутывает, так как там по логике процесса должен быть каталитический крекинг и метатезис, а не загадочное разрушение углерод-углеродных связей катализаторами.
Кроме того, в тексте где:
> пластик выделяет опасные химические вещества, включая диоксины и фураныТут явно имеется в ввиду образование хлорорганики, то есть хлорсодержащие фураны (диоксины понятное дело тоже хлорсодержащие, но исторически так принято называть их диоксинами) и чуть более точно - хлорированными дибензофуранами (раз упоминаете диоксины). Я не знаю откуда вышло сочетание "диоксины и фураны", наверное из ссылки на naked-science, но naked-science - та еще помойка и доверять их переводам, по-моему не стоит, это один из самых проблемных сайтов с ненадежной информацией в рунете (противоположный пример отличных научно-популярных сайтов - биомолекула, элементы, там тексты тщательно выверяют и на них можно сравнительно безопасно ссылаться, насколько я видел), сайт голонаукники слишком гонится за наполнением контентом и, вероятно, не особо заботится о перепроверке. Фураны практически везде есть, например, испечешь хлеб - будут вам фураны, токсичность конечно есть, но не до смешения с хлорорганикой, тем более с хлорсодержащими диоксинами и хлорированными дибензофуранами. В принципе, логика верная, если просто сжигать полимеры, то будет образовываться токсичнейшая хлорорганика и много всего остального и по-моему лучше к этому привлечь внимание, а не к тому что диоксины и (все) фураны внезапно токсичные и оттого переработка полимеров - токсичное дело.
Я бы вообще ничего не обсуждал про химизм, такиспользование катализаторов требует значительных затрат на энергию
Обычно катализаторы как раз используют, чтобы затраты энергии снизить и с этим предложением неожиданно получается, что разработанный новый процесс - хуже некаталитических, что неказанно удивляет читателя - зачем тогда исследователи занимались чепухой и разрабатывали энергетически невыгодные методы?
kenomimi
16.10.2024 14:48А почему пластик нельзя измельчать, мешать с крупным песком 1 к 1 (или сколько там), после чего запекать? Будет капец какой крепкий и долговечный строительный материал... Причем там по барабану, какой пластик, и насколько он загрязнен, лишь бы в массе было больше PET/PEP (что почти всегда так).
По крайней мере, видел такую технологию живьем на базе PETG шариков, дорожная плитка получается вечная, и ее можно покрасить в любой цвет. Но шарики это дорого, а отходы копеечные.
vesowoma
16.10.2024 14:48А есть такая технология, только там не с песком мешают, а добавляют в смесь для тротуарной плитки. Из плюсов - шероховатая поверхность плитки. Из минусов - цена
randomsimplenumber
16.10.2024 14:48дорожная плитка получается вечная
Смутные сомнения.. Пластик под солнцем очень быстро деградирует.
dragonnur
16.10.2024 14:48Видел ещё шпалы для слабонагруженных путей (по типу трамвайных) из (стекло-?)волокна, и ПЭТ хлопьев. Очень внушаить, стойкие, живучие и очень хорошо поглощают вибрации.
zatorax
16.10.2024 14:48Автору не мешает посетить какой нибудь мусоросжигательный завод, чтобы развеять страхи перед сжиганием мусора.
К сожалению, президента опять обманули с мусорной реформой (какая неожиданность) и мусоросжигательных заводов у нас практически нет, но те что есть, замечательно работают. Газоуловители и фильтры защищают от выбросов на 99%. Таким образом выбросов в сотни раз меньше чем вонючие могильники с мусором, при этом вырабатывается электричество, тепловая энергия, а из твердых остатков делают разные штуки, например тротуарную плитку.
С пластиком не надо бороться, вторсырьё это не проблема, это вторсырьё.
Ваш кэп
Allian
16.10.2024 14:48Автору не мешает почитать. Хотя бы те статьи, на которые он ссылается. Даже на naked science, не углублясь в ссылки на научные журналы, пишут про открытое сжигание мусора. Автор легким движением руки обобщил на сжигание вообще.
Открытое сжигание - это не мусоросжигательные заводы, а когда кто-то разводит костер и бросает туда пластик. Да, так нельзя.
Pos4
16.10.2024 14:48Так с переработкой особых затруднений нет.
Самая большая проблема - сортировка и разделение.
Предположим, что у нас уже отсортированная пластиковая тара. Но там могут быть бутылки из ПЭТ, полиэтилен в крышке, ПВХ в этикетке, металл, краска, остатки пищевых продуктов и бытовой химии и иные загрязнения. Это всё может стать серьёзным испытанием для катализаторов, а хлор, к примеру, из ПВХ способен образовать множество ядовитых соединений.
Т.е. нетрудно переработать чистые ПЭТ или полиэтилен, трудно переработать мусор.
Borsh_51
16.10.2024 14:48Если в каждой стране и каждом городе поставить бак который будет работать как шредер для пластиковой бутылки и выдает за это пластиковый значек, монетку которые потом можно будет обменять на денги
Например:1000 значков,монеточка - 10 руб
Все дети начнут собирать пластик и зарабатывать (решит проблему например в Индии)
Как только бак заполняется подаётся сигнал в мусорную службу она связывается с дорожной службой и этот пластик добавляется на объекты где ложат асфальт например или мешают бетон и т.д
RodionGork
Человечеству лучше сосредоточиться на поиске методов как бы поменьше мусорить. А загадить всё пластиком ради дешевизны упаковки и потом бегать кругами и делать удивлённые глаза "ах, откуда это всё" - это какое-то раздвоение социального сознания.
Не говоря уж о том что не вполне одобряю тащить мусор на Хабр. Компании МТС лучше бы сосредоточиться на своём соревновании по роботам которое сейчас идёт - там как-то всё очень неуклюже сделано и поддержка не отвечает :)
xSinoptik
Я бы сказал "Поменьше потреблять". Люди покупают вещи ради получения радости. Это тупиковый путь. И радость какая-то сиюминутная и работать надо больше и экология страдает
Newbilius
Почему-то вспомнилась цитата из какой-то книги Пелевина.
"- Главная мысль, которую человек пытается донести до других, заключается в том, что он имеет доступ к гораздо более престижному потреблению, чем про него могли подумать
- Вообще-то мне в жизни попадались и другие люди
- И вот прямо сейчас ты пытаешься донести до меня мысль о том, что ты имеешь доступ к более престижному потреблению, чем я, только речь идет о потреблении в сфере общения."