Японские ученые превратили пластиковый мусор в важный химический реагент

Новую безопасную и эффективную технологию вторичной переработки пластиковых отходов, в которой для запуска радикальных цепных реакций используются обычные пластмассы для одноразового употребления, разработала команда исследователей из Института проектирования и открытия химических реакций (WPI-ICReDD) Университета Хоккайдо, 25 декабря сообщает пресс-служба университета.

Одноразовые пластмассовые изделия стали в последнее время серьезной экологической проблемой. Но теперь благодаря японским ученым использованные пластиковые пакеты из продуктового магазина можно будет применять для инициирования радикальных цепных реакций для обезвреживания опасных химических веществ. В настоящее время для этих целей используются потенциально взрывоопасные соединения.

Новый метод, повышая безопасность такого процесса, кроме того, позволяет повторно использовать обычные пластики, такие как полиэтилен и поливинилацетат. Результаты исследования метода ученые представили в статье «Использование механохимии для активации товарных пластмасс как инициаторов радикальных цепных реакций малых органических молекул», опубликованной в «Журнале Американского химического общества» 22 декабря 2023 года.

Механоактивацию пластмассы исследователи осуществляли с помощью шаровой мельницы. Когда шар такой мельницы врезается в пластик, механическая сила разрывает химическую связь и образуются радикалы, имеющие высокореактивный несвязанный электрон. Такие радикалы вызывают самоподдерживающуюся цепную реакцию, которая способствует дегалогенированию органических галогенидов — замене в них атома галогена атомом водорода.

Первый автор статьи доцент Кодзи Кубота пояснил: «Использование обычных пластмасс в качестве химических реагентов — это совершенно новый взгляд на органический синтез. Я считаю, что этот подход приведет не только к разработке безопасных и высокоэффективных радикальных реакций, но и к новому способу утилизации пластиковых отходов, которые являются серьезной социальной проблемой».

Технологию использования пластиковых отходов в качестве реагентов исследователи продемонстрировали, добавив кусочки обычного пластикового продуктового пакета в банку шаровой мельницы и успешно проведя реакцию детоксикации высокотоксичных полигалогенированных соединений, которые широко используются в промышленности.

Полиэтилен использовался для инициирования радикальной реакции, которая удалила множество атомов галогена из соединения, обычно используемого в качестве антипирена (огнезащитного компонента) для пластмасс, тем самым снизив его токсичность.

Исследователи надеются, что этот метод привлечет внимание промышленности благодаря его дешевизне и безопасности.

«Наш новый подход с использованием стабильных, дешевых и распространенных пластиковых материалов в качестве инициаторов радикальных цепных реакций имеет значительный потенциал для содействия развитию промышленно привлекательных, безопасных и высокоэффективных химических процессов»,  — прокомментировал результат, полученный командой, профессор Хадзиме Ито.