Американские ученые применили свет Солнца для переработки черного пластика
Возможность переработки в исходные материалы для повторного использования черных и цветных отходов полистирола с помощью добавки, используемой в черном пластике, и облучения солнечным светом или белыми светодиодами доказала своим исследованием команда американских ученых из Корнельского и Принстонского университетов, 25 ноября сообщает отдел новостей Американского химического общества (ACS).
Известно, что не все отходы пластика одинаково хорошо поддаются вторичной переработке — некоторые виды и цвета пластмасс легче перерабатывать, чем другие. Например, черный пенопласт и крышки от стаканчиков с черным кофе, которые часто изготавливаются из полистирола, обычно оказываются на мусорных свалках, так как красящие добавки приводят к неэффективной сортировке отходов.
Ученые Севон О из Корнельского университета и Ханнинг Цзян и Эрин Стаче из Принстонского университета заявили в своем исследовании: _«Простое облучение видимым светом может трансформировать химическую переработку пластика за счет использования добавок, уже присутствующих во многих коммерческих продуктах».
Новая стратегия переработки пластика предполагает использование света для его разложения на полезные материалы, которые можно перерабатывать в новые продукты. Этот процесс требует вспомогательного вещества для преобразования света в тепло, необходимое для разрыва полимерных связей.
Стремясь создать экономику замкнутого цикла для переработки пластика, Стаче и его группа исследователей воспользовались тем, что уже находилось в отходах черного полистирола, — добавкой, известной как технический углерод или сажа.
Исследователи протестировали свой метод переработки черного полистирола в лаборатории: они измельчили смесь полистирола и сажи до мелкого порошка, поместили его в герметичный стеклянный флакон, а затем поместили флакон на 30 минут под излучение высокоинтенсивных белых светодиодов.
Сажа преобразовала излучение светодиода в тепло. Тепло разрушило молекулярную структуру полистирола, создав смесь более коротких одно-, двух- и трехзвенных стиролов. Эти три компонента затем были аккуратно разделены в реакционном аппарате.
В ходе экспериментов команда переработала оставшуюся сажу и мономер стирола в полистирол, продемонстрировав цикличность нового метода.
Применяя эту технику к черному пластику пищевых контейнеров и крышек от кофейных стаканчиков, исследователи разрезали эти отходы на мелкие кусочки и обнаружили, что с помощью их метода до 53% полистирола превратилось в мономер стирола. Образцы отходов, загрязненные рапсовым маслом, соевым соусом и апельсиновым соком, разлагались немного менее эффективно.
Когда исследователи изменили источник света со светодиодов на сфокусированный солнечный свет на открытом воздухе, они получили более высокую эффективность реакции (80%). Кроме того, больший процент (67%) разноцветной смеси черных, желтых, красных и бесцветных отходов полистирола преобразовывался в стирол в условиях солнечного света по сравнению с облучением белыми светодиодами (45%).
Исследователи связывают эту более высокую эффективность с большей интенсивностью освещения, достигаемой сфокусированным солнечным светом. Демонстрируя своим исследованием способность солнечного света разлагать цветные отходы полистирола, исследователи считают, что их метод может создать замкнутый цикл переработки для этого типа пластика.
Результаты исследования они представили в статье «Переработка вторичных отходов полистирола с использованием коммерческих добавок к пластику» (Recycling of Post-Consumer Waste Polystyrene Using Commercial Plastic Additives), опубликованной в журнале ACS Central Science.
