Ученые создали технологию получения карбидов титана с использованием ПЭТ
Технологию производства ценных карбидов титана с использованием обычных пластиковых бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ) разработали ученые Томского научного центра (ТНЦ) СО РАН, 18 октября сообщает пресс-служба центра.
Применяя экзотермические реакции, ученые из титанового порошка и измельченных ПЭТ-бутылок получили пользующиеся широким спросом в промышленности карбиды титана плюс газообразный побочный продукт с высоким содержанием водорода, который может служить топливом для теплоэнергетических установок.
Результаты исследования новой технологии были представлены в статье «Влияние концентрации пластиковых отходов на образование продуктов реакции системы Ti-PET», опубликованной в журнале Green Chemical Engineering (Q1).
Автор исследования, младший научный сотрудник лаборатории физической активации ТНЦ СО РАН Алексей Матвеев пояснил, в чем его актуальность:
«Ежегодно на планете производится около 300 миллионов тонн различных изделий из пластмассы, перерабатывается при этом лишь 12% пластиковых отходов. Поэтому во всем мире особенно остро стоит проблема поиска эффективных способов обращения с пластиковыми отходами, позволяющих получать из них различные полезные продукты, не нарушая экологической обстановки».
В качестве такого способа ученый выбрал самораспространяющийся высокотемпературный синтез — перемещение волны химической реакции по смеси реагентов с образованием твердых конечных продуктов.
Реагентами для исследователя стали российский титановый порошок и измельченные до частиц не более 1 сантиметра ПЭТ-бутылки. Смесь помещали в специальную вакуумную камеру, где происходила экзотермическая реакция.
Эксперименты с составом смеси и температурой показали, что оптимальными для качества получаемого продукта являются смеси с содержанием ПЭТ от 33,3 до 45 массовых процентов и температура реакции свыше 2000 °C. В этом случае получаемые карбиды титана по фазовому составу близки к эталонным.
Карбиды титана востребованы промышленностью. Их используют в качестве основы абразивных паст, как покрытие различных стальных изделий, для производства пористых изделий (фильтры, горелки) и в виде лигатуры для легирования алюминиевых сплавов в целях их упрочнения. Стоимость килограмма порошка карбида титана в настоящее время составляет около 4000 рублей.
Использование для его производства пластиковых отходов снизит стоимость карбида титана. Кроме того, образующиеся в результате экзотермической реакции побочные газообразные продукты, как показал их анализ, содержат 46% водорода и 37% монооксида углерода (CO). Этот газ может использоваться как топливо, например, для инфракрасных газовых горелок, роторных двигателей и др.
В планах исследователей ТНЦ СО РАН и далее использовать высокоэкзотермический реакционноспособный синтез для разработки экологичных и экономичных технологий получения других видов ценных карбидосодержащих материалов.
