Новый катализатор избирательно разлагает полиуретан в смешанных пластиковых отходах
Новый катализатор избирательно разлагает полиуретан в смешанных пластиковых отходах
Исследователи из Университета Кюсю, Токийского университета и Национального института передовой промышленной науки и технологий (Япония) разработали катализатор, который избирательно разлагает полиуретан (PU) в смешанных пластиковых отходах, оставляя другие полимеры — полиэстер и нейлон — нетронутыми для дальнейшей переработки. Результаты работы, признанной «горячей статьёй», опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Полиуретан является шестым по распространённости полимером в мире, он используется в текстиле, губках, автомобильных сиденьях и матрасах. Однако, в отличие от ПЭТ, он не плавится при нагревании, что требует разрыва химических связей для переработки. Сложность заключается в том, что в реальных изделиях полиуретан почти всегда смешан или связан с полиэстером и нейлоном, а существующие методы его разложения повреждают и другие материалы.
Принцип работы и результаты
Учёные использовали катализатор на основе иридия в сочетании с фенолятом (активатором) и водородом при температуре 130–170 °C. Эта комбинация позволила селективно разложить полиуретан в смешанных отходах, при этом полиэстер и нейлон остались неизменными.
Профессор Таканори Ивасаки (Takanori Iwasaki) из Университета Кюсю отмечает, что это открытие переворачивает традиционные представления органической химии. В стандартной химии сложные эфиры (полиэстер) реакционноспособнее амидов (нейлон), а амиды — уретанов (полиуретан). Новая система позволяет разрезать наименее реакционноспособную связь в первую очередь, оставляя более реакционноспособные нетронутыми.
Тестирование на реальных продуктах
Метод успешно протестирован на коммерческих изделиях. Кухонная губка и смесовое бельё, содержащие полиуретан вместе с полиэстером и нейлоном, были обработаны, при этом полиуретан разложился на повторно используемые компоненты, а полиэстер и нейлон остались неповреждёнными. Технология также сработала на чехле для телефона и автомобильном сиденье, отработавшем свой срок.
Перспективы и вызовы
Исследователи видят особенно большой потенциал в переработке автомобилей и утилизации матрасов — двух отраслях, генерирующих огромные объёмы полиуретановых отходов с ограниченными сегодня решениями.
Однако основным препятствием остаётся стоимость и масштабируемость. Иридий, используемый в катализаторе, реже и дороже золота. Поиск более доступных альтернатив и повышение каталитической эффективности являются следующими ключевыми шагами.