За словами вчених, їм вдалося вирішити одразу дві актуальні глобальні проблеми.
Пластик став невід’ємною частиною сучасного життя. Однак після викиду він є одним із найскладніших для переробки матеріалів на Землі.
Як пише Phys.org, група вчених під спільним керівництвом дослідників з Інженерної школи імені Самуелі при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі та Жіночого університету Іхва в Південній Кореї продемонструвала новий хімічний підхід, що дозволяє перетворювати суміш трьох найпоширеніших видів пластику безпосередньо на водневе пальне високої чистоти при температурах, значно нижчих, ніж під час традиційної газифікації.
Дослідження, опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, показує, що лужна термічна обробка – процес, під час якого гідроксид натрію під впливом тепла вступає в реакцію з органічним матеріалом, стимулюючи виділення водню, – дозволяє ефективно переробляти змішані відходи поліетилентерефталату, поліетилену та поліпропілену в одному реакторі, отримуючи водень з чистотою понад 90% без необхідності сортування видів пластику.
"Ми вирішуємо одразу дві актуальні глобальні проблеми. Пластикові відходи накопичуються з загрозливою швидкістю, а чистий водень необхідний для декарбонізації енергетики. Ця технологія вирішує обидва ці завдання творчим і масштабованим способом", – розповіла співавторка статті А-Хьон (Алісса) Парк, декан факультету Самуелі при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі імені Рональда та Валерії Шугар.
Цей процес було адаптовано на основі методу, спочатку розробленого Парк та співавтором дослідження Ву-Дже Кімом, професором хімічної інженерії та матеріалознавства в Жіночому університеті Іхва, як вуглецево-нейтральний спосіб перетворення біомаси, такої як морські водорості, на газоподібний водень. Під час експериментів вчені використовували модифікований процес лужної термічної обробки для перетворення пластиків на водень високої чистоти.
Цей підхід дозволив отримати значно більше водню з поліетилентерефталату при температурі на 300–400 градусів Цельсія нижчій, ніж під час традиційної парової газифікації.
Вчені зазначили, що поліетилен і поліпропілен, на відміну від поліетилентерефталату, спочатку були менш ефективними у виробництві газоподібного водню. Для їх активації дослідники розробили попередню термічну окислювальну обробку, під час якої пластмаси перед основною реакцією короткочасно піддаються впливу помірного нагрівання на повітрі.
У ході експериментів з’ясувалося, що всі три види пластмас ефективно розкладаються. Вуглець, що виділяється під час реакції, уловлюється реагентом – гідроксидом натрію – і перетворюється на твердий карбонат натрію, а не випаровується в атмосферу у вигляді вуглекислого газу.
Аналіз показав, що понад 75 % вихідного вуглецю пластику перетворюється або на стабільний карбонат, або на рідкі органічні залишки. Менше 13 % виділяється у газоподібному стані, а прямий викид вуглецю в атмосферу під час реакції є незначним.
Крім того, карбонат натрію можна перетворити на карбонат кальцію за допомогою простого процесу вилучення, назавжди зафіксувавши вуглець у мінералі, що широко використовується в галузях, які традиційно характеризуються високою вуглецевою інтенсивністю.
Раніше вчені створили новий вид пластику, який можна запрограмувати на саморуйнування. До його складу входить консорціум мікроорганізмів.
Бактерії Bacillus subtilis були окремо запрограмовані за допомогою генної схеми, здатної секретувати два взаємодоповнюючих ферменти, що розкладають пластик: ліпазу Candida antarctica, що відповідає за розрив випадкових ланцюгів, та ліпазу Burkholderia cepacia, що відповідає за послідовну деполімеризацію.