Каждый год в мире выбрасывают около 1,5 миллиарда покрышек, и это одна из главных причин серьезного загрязнения окружающей среды. Ученые из KAIST нашли способ превращать старые шины не в мусор, а в ценные химические компоненты — циклические алкены, которые используют для производства резины и нейлоновых волокон.

Результаты опубликованы в издании Chem.

Команда профессора Сун Хёка Хонга разработала систему на основе двух катализаторов, которая решает проблему переработки вулканизированной резины. Обычные шины — это сложная смесь синтетического и натурального каучука с добавками вроде сажи, кремнезема и антиоксидантов. Чтобы резина стала прочной и термостойкой, ее вулканизируют — создают поперечные связи между молекулами. Именно из-за этого перерабатывать шины так сложно.

До сих пор их либо сжигали в пиролизных установках (но это требует огромных температур и дает низкокачественное топливо), либо измельчали в крошку.

Пиролиз — это разложение органических материалов при высокой температуре без доступа кислорода. Например, при сжигании покрышек в обычных условиях получается сажа и токсичный дым, а в пиролизной установке — газ, жидкое топливо и твердый остаток. Но процесс энергозатратный, а продукты требуют дополнительной очистки.

Новый метод работает иначе: первый катализатор разрывает молекулярные связи в резине, а второй собирает их в циклы — кольцеобразные структуры. Выход полезных веществ достигает 82%, а чистота — 92%. Например, из циклопентена можно снова делать резину, а циклогексен идет на производство нейлона.

Главное преимущество — процесс идет при относительно низких температурах и не требует гигантских энергозатрат. Технологию уже проверили на реальных покрышках, и она отлично работает. Более того, метод подходит и для других видов синтетического каучука, так что в перспективе может стать основой для безотходного производства.

Наше исследование открывает новые возможности для переработки шин, — говорит профессор Хонг. — Следующий шаг — повысить эффективность катализаторов и подготовить технологию к промышленному использованию. В идеале мы хотим применить этот подход и к другим видам пластиковых отходов.

Если технологию удастся масштабировать, это решит сразу несколько проблем:

• Экология — меньше шин будет гнить на свалках или выделять токсины при сжигании.
• Экономика — вместо импорта нефти для производства нейлона можно использовать вторсырье.
• Энергоэффективность — низкотемпературный процесс дешевле пиролиза.

Но главное — создается замкнутый цикл: старые покрышки превращаются в сырье для новых. Это шаг к настоящей circular economy.

Пока неясно, как технология поведет себя в промышленных масштабах:

• Катализаторы часто содержат дорогие металлы (платину, палладий) — если их не удешевить, метод будет нерентабельным.
• В шинах много примесей (металлокорд, текстиль) — как они влияют на процесс, в статье не уточняется.

Ранее ученые научились перерабатывать отходы без вреда для природы.