Разработан безотходный и масштабируемый процесс для переработки полиэфиров

Исследователи из Tokyo Metropolitan University разработали новый химический процесс, позволяющий перерабатывать полиэфиры, в том числе ПЭТ, из которого изготавливаются пластиковые бутылки, в амид морфолина — универсальный и ценный строительный блок для синтеза широкого спектра соединений.

Реакция отличается высокой производительностью, безотходностью, не требует применения вредных химикатов и легко масштабируется. Команда успешно разорвала часто дорогостоящий замкнутый цикл переработки пластиковых отходов, обеспечив их вторичную переработку в более ценные продукты.

Переработка играет незаменимую роль в нашей борьбе с пластиковыми отходами. Но какой ценой? Переработка полиэфиров, например, полиэтилентерефталата (ПЭТФ), входящего в состав пластиковых бутылок, часто требует затрат электроэнергии для проведения необходимых химических реакций, либо сильной щелочной реакции, в результате которой образуются химические отходы. В итоге мы получаем промежуточные соединения, которые используются для производства тех же продуктов, из которых они были получены. Это не только расточительно, но и экономически невыгодно.

Вот здесь-то и приходит на помощь «up»-циклинг. Ученые работают над тем, чтобы разорвать этот замкнутый цикл и создать из пластиковых отходов более ценные и полезные для общества соединения. Подобная схема „открытого цикла“ является важной частью практических стратегий, помогающих перейти к более экологичному обществу.

Теперь группа специалистов под руководством доцента Йохея Огивары и профессора Котохиро Номуры из Токийского столичного университета разработала практически безотходный метод превращения полиэфиров в универсальный строительный блок, который может быть преобразован в широкий спектр ценных химических соединений. Для превращения полиэфиров в амиды морфолина они использовали дешевый растворитель — морфолин и небольшое количество катализатора на основе титана. Они не только могут быть использованы в качестве промежуточных соединений для получения новых полиэфиров (рециклинг), но и легко вступают в реакцию с кетонами, альдегидами и аминами — жизненно важными семействами химических веществ, которые используются для получения огромного количества других, более ценных соединений (апсайклинг).

Новый процесс не требует дорогостоящих реагентов и жестких условий и практически не содержит химических отходов. Выход очень высок, а непрореагировавший растворитель может быть легко собран. Кроме того, было установлено, что для протекания реакции с приемлемой скоростью требуется лишь небольшое количество катализатора, а для выделения продукта достаточно простой фильтрации. Ключевым моментом, который подчеркивают авторы, является то, что основная реакция протекает при нормальном давлении, а значит, не требуется никаких специальных реакционных сосудов или устройств. Это делает реакцию легко масштабируемой даже в лабораторных условиях. Команда продемонстрировала это, взяв 50 г материала ПЭТ, взятого из реальной ПЭТ-бутылки для напитков, и прореагировав с морфолином, получив более 70 г амида морфолина, выход которого составил 90%.

По мере того как глобальная проблема пластиковых отходов становится все более острой, потребуются новые смелые стратегии для переработки и повторного использования пластика в обществе. В качестве недорогого, безотходного варианта переработки пластика, разработанного командой, возможно, уже в ближайшее время будет использована технология превращения полиэфирных отходов в специальные химические продукты.

07.10.2023