Исследователи из Университета Аделаиды использовали световой фотокатализ и солнечную энергию, чтобы разработать инновационный способ преобразования полиэтиленовых отходов в ценные химические вещества, прокладывая путь к устойчивому управлению отходами и способствуя развитию экономики замкнутого цикла.
Международная группа ученых, занимающаяся фундаментальными исследованиями, нашла способ использовать отходы полиэтилена (ПЭ) в качестве сырья. Они успешно превратили его в ценные химические вещества с помощью процесса, называемого фотокатализом, управляемым светом.
Команда под руководством профессора Цяо Шичжана, директора факультета нанотехнологий Университета Аделаиды и директора Центра энергетики и каталитических материалов Школы химической инженерии, опубликовала результаты своего исследования в журнале Science Advances.
Профессор Цяо сказал: «Мы используем атомно-дисперсные металлические катализаторы для преобразования полиэтиленовых отходов пластика в этилен и пропионовую кислоту с высокой селективностью. Мы используем окислительно-связанный фотокаталитический метод при комнатной температуре для преобразования отходов в ценные продукты с высокой селективностью. Почти 99% жидкого продукта представляет собой пропионовую кислоту, что облегчает проблемы, связанные с необходимостью разделения сложных продуктов». Возобновляемая солнечная энергия используется вместо промышленных процессов, которые потребляют ископаемое топливо и выделяют парниковые газы. Эта стратегия «отходы к богатству» состоит из четырех основных компонентов, включая пластиковые отходы, воду, солнечный свет и нетоксичный фотокатализатор, который использует солнечную энергию для ускорения реакции. Типичным фотокатализатором является диоксид титана, на поверхности которого имеются изолированные атомы палладия».
Большинство пластиков, используемых сегодня, в конечном итоге выбрасываются и накапливаются на свалках. Полиэтилен является наиболее широко используемым пластиком в мире. Повседневная упаковка для пищевых продуктов, сумки для покупок и флаконы с реагентами изготовлены из полиэтилена. Полиэтилен составляет наибольшую долю всех пластиковых отходов и в основном встречается на свалках, представляя угрозу глобальной окружающей среде и экологии.
Профессор Цяо сказал: «Пластиковые отходы — это неиспользованный ресурс, который можно переработать и переработать в новые пластмассы и другие коммерческие продукты. Каталитическая переработка полиэтиленовых отходов все еще находится на ранних стадиях разработки и на практике представляет собой сложную задачу из-за химической инертности полимера и побочных реакций, возникающих из-за сложности молекулярной структуры реагентов».
В настоящее время химическая переработка отходов полиэтилена осуществляется при температуре, превышающей 400 градусов Цельсия, а состав продукта сложный.
Этилен является важным химическим сырьем, которое можно в дальнейшем перерабатывать в различные промышленные и бытовые продукты, а пропионовая кислота также пользуется большим спросом благодаря своим антисептическим и антибактериальным свойствам.
Работа команды направлена на решение современных экологических и энергетических проблем и содействие развитию экономики замкнутого цикла. Это будет полезно в дальнейших научных исследованиях, управлении отходами и химическом производстве.
Профессор Цяо сказал: «Наши фундаментальные исследования обеспечивают экологически чистое и устойчивое решение, которое может как уменьшить загрязнение пластиком, так и использовать отходы для производства ценных химикатов, тем самым достигая экономики замкнутого цикла. Это вдохновит людей на рациональную разработку высокоэффективных фотокатализаторов для использования солнечной энергии и будет способствовать развитию технологии переработки отходов с использованием солнечной энергии».
Собрано из /scitechdaily