Знайдено новий метод, який перетворює пластикове сміття на скарби хімії

Вчені використовують повсякденний пластик, щоб ініціювати інноваційні ланцюгові реакції, розробляючи метод переробки пластикових відходів і покращуючи безпеку та ефективність процесу.

Одноразовий пластик є серйозною проблемою для навколишнього середовища, але тепер використані поліетиленові пакети з продуктових магазинів замість того, щоб їх викидати як сміття, можна використати для проведення реакції, яка може детоксикувати небезпечні хімічні речовини.

Команда під керівництвом дослідників з Інституту дизайну та відкриття хімічних реакцій (WPI-ICReDD) Університету Хоккайдо розробила метод, який використовує звичайні пластикові матеріали замість потенційно вибухових сполук для ініціювання радикальних ланцюгових реакцій. Такий підхід значно підвищує безпеку процесу, а також забезпечує можливість повторного використання звичайних пластмас, таких як поліетилен і полівінілацетат. Ці результати були опубліковані в журналі Американського хімічного товариства.

(Вгорі) Загальна схема використання механічної сили для запуску радикальної ланцюгової реакції. (Внизу) Для ініціювання реакції в банці кульового млина використовували шматочки продуктового пакета. Авторство зображення: Кодзі Кубота та ін. Журнал Американського хімічного товариства. 22 грудня 2023 р

Дослідники використовували кульовий млин, машину, яка швидко струшує сталеву кульку всередині сталевої банки для змішування твердих хімікатів. Коли кулька врізається в пластик, механічна сила розриває хімічний зв’язок з утворенням радикалів, які мають високореакційноздатний незв’язаний електрон. Ці радикали сприяли самопідтримуваній ланцюговій реакції, яка сприяє дегалогенізації — тобто заміні атома галогену атомом водню — органічних галогенідів.

Посилення хімічних процесів

«Використання товарної пластмаси як хімічних реагентів — це абсолютно новий погляд на органічний синтез», — сказав доцент Кодзі Кубота. «Я вірю, що такий підхід призведе не тільки до розробки безпечних і високоефективних реакцій на основі радикалів, а й до нового способу утилізації пластикових відходів, які є серйозною соціальною проблемою».

Доцент Кодзі Кубота (ліворуч) і професор Хадзіме Іто (праворуч) з дослідницької групи Інституту проєктування та відкриття хімічних реакцій (WPI-ICReDD) Університету Хоккайдо. Авторство: WPI-ICReDD

Повторне використання пластикових відходів було продемонстровано шляхом додавання пластикових шматочків звичайного продуктового пакета в банку кульового млина та успішного проведення реакції. Команда також показала, що їхній метод можна застосувати для лікування високотоксичних полігалогенованих сполук, які широко використовуються в промисловості. Поліетилен використовувався для ініціювання радикальної реакції, яка видаляла кілька атомів галогену зі сполуки, яка зазвичай використовується як антипірен, таким чином зменшуючи її токсичність.

Читайте також - Вчені вперше створили тваринні клітини, здатні до фотосинтезу

Дослідники очікують, що цей метод приверне увагу галузі завдяки його перевагам у вартості та безпеці.

«Наш новий підхід із використанням стабільних, дешевих і поширених пластикових матеріалів як ініціаторів радикальних ланцюгових реакцій має значний потенціал для сприяння розвитку промислово привабливих, безпечних і високоефективних хімічних процесів», — прокоментував професор Хадзіме Іто.

Дослідження фінансувалося Японським товариством сприяння науці, Японським агентством науки і технологій і Міністерством освіти, культури, спорту, науки і технологій Японії.