Ученые научились получать из пластиковых отходов пористые металл-органические координационные полимеры (МОКП). Это кристаллические материалы, собранные из ионов металла и органических молекул-связок. Внутри у них много пустот, или пор. Чем больше пор, тем лучше материал захватывает загрязнители из воды и газов. Поэтому МОКП применяют для очистки, разделения веществ и катализа. Катализатор – это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само не расходуется. Сейчас такие материалы закупают за рубежом.
Что именно сделали в ТПУ
Суть метода – объединение двух химических процессов в один. Обычно сначала пластик разрушают до терефталевой кислоты, затем выделяют и очищают промежуточный продукт, и только потом вводят в него нужную функциональную группу. Терефталевая кислота – это химическое соединение, из которого состоит ПЭТ. ПЭТ – это полиэтилентерефталат, пластик, из которого делают бутылки, контейнеры и упаковку.
В ТПУ разрушение полимера и введение нитрогруппы или йода провели в одном реакционном процессе. Это сократило число операций, позволило отказаться от очистки промежуточных соединений и уменьшило количество оборудования. В основе метода лежат простые химические превращения. Одно из них – реакция Тронова-Новикова – было разработано в ТПУ еще в середине XX века.
"Мы объединили два этих действия в одном реакционном процессе. Это позволило сократить число операций, отказаться от выделения и очистки нескольких промежуточных соединений и уменьшить количество необходимого оборудования. А значит, удешевить технологию", – отметила один из авторов исследования, научный сотрудник ТПУ Ольга Гусельникова.
По расчетам ученых, стоимость нитротерефталевой кислоты снижается в 5-7 раз по сравнению с коммерческим аналогом, а йодсодержащих соединений – в 75-80 раз.
Где новый метод можно приментить
Метод подходит для пищевых контейнеров, бутылок, промышленных отходов, цветного полиэстера и даже смесей ПЭТ с полиэтиленом. Полученные материалы по кристалличности, микропористости и термической устойчивости не уступают импортным. Кристалличность – это упорядоченность молекул, от нее зависит прочность материала. Микропористость – наличие очень маленьких пор, которые увеличивают площадь поверхности. Термическая устойчивость – способность не разрушаться при нагреве.
Йодсодержащие МОКП эффективно улавливают хлорированные органические загрязнители – вредные вещества с хлором в составе, которые встречаются в промышленных отходах. Нитросодержащие работают как катализаторы. В будущем ученые планируют масштабировать технологию и оценить полный экологический эффект.
