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.
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.
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.