Як із пластмасу зробити паливо – знають китайські та американські вчені

Вчені з Китаю та США запропонували метод, який дозволить отримувати палива з поліетилену – матеріалу, який складає значну частину сміття, що викидається людством: пакетів, пляшок, плівки і багато іншого.

Для цього вони використовують два каталізатора, здатні розкласти полімерні ланцюжки поліетилену, перетворюючи його в рідке паливо та інші матеріали. У розробці знаходяться більш швидкі версії каталізаторів.

Кожен рік у світі у відходи йде не менше 100 мільйонів тонн поліетилену, які складають 60 % пластмасу на звалищах Землі. Поліетилен – полімерний матеріал, що складається з мільйонів ланок, в кожному з яких два атоми вуглецю і чотири атома водню. Молекулярні ланцюжки можуть бути простими або розгалуженими, що впливає на міцність і щільність матеріалу.

Більшість різновидів поліетилену дуже стійкі до хімічного руйнування. Для розкладання поліетилену хіміки на чолі з Чжибинь Гуанем (Zhibin Guan) з Каліфорнійського університету в Ірвайні і Чженом Хуаном (Zheng Huang) з Китайської академії наук в Шанхаї запропонували перепрофілювати два існуючих каталізатора, які раніше використовувалися, щоб зв'язувати інші хімічні речовини – алкани – в більш довгі вуглеводневі ланцюжки, складові дизельного паливо.

Коли ці два каталізатора додають до алканів з короткими молекулами, перший з них відриває атоми водню від вуглецю. Утворені вільні валентності призводять до виникнення подвійних хімічних зв'язків між сусідніми атомами вуглецю. Такий зв'язок виявляється слабкіше одинарною, тому її може розірвати другий каталізаторів. Отримані фрагменти алканів реагують один з одним, утворюючи суміш короткомолекулярных і середньомолекулярних алканів (з 10 – 12 атомами вуглецю). Останні і служать інгредієнтом дизельного палива.

Чжибинь Гуань і Чжен Хуан вирішили застосувати цей метод до поліетилену. Вони змішали поліетиленові відходи з короткими алканами і додали ті ж два каталізатора. Експеримент показав, що каталізатори діють за своєю звичайною схемою, розриваючи молекулярні ланцюжки і змушуючи отримані фрагменти реагувати між собою. Але продукти реакції поки не досягають розмірів вуглеводнів, які використовуються в цінних видах палива.

Ще один недолік методу – повільна робота каталізаторів, яким на розкладання поліетилену потрібно добу або більше. Автори дослідження працюють над поліпшенням своєї методики, щоб одного разу домогтися нового застосування для мільйонів тонн поліетиленових відходів.