Исследователи из Университета Осаки разработали инновационный полимер, который объединяет в себе высокую прочность для использования в экстремальных условиях и способность к легкой переработке. Этот материал способен противостоять сложным условиям, однако разлагается в присутствии никелевого катализатора, что делает его переработку простой и эффективной.
Эта новинка способна сделать пластик бесконечно пригодным для вторичной переработки без ухудшения его качества, что потенциально приведет к значительному снижению уровня загрязнения окружающей среды. Пластмассы являются важной составляющей современной жизни, широко применяются в медицине, технологиях и пищевой промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Однако именно их прочность делает переработку затруднительной и приводит к значительным экологическим проблемам.
Решение этой задачи заключается в создании легко перерабатываемых полимеров, что и стало задачей ученых. В исследовании, опубликованном в журнале Chemical Science, команда ученых из Университета Осаки разработала прочные и эффективные полимеры, которые можно расщеплять и перерабатывать без потери их исходных свойств.
Основу пластмасс составляют полимеры — длинные цепочки из мономеров. Традиционные методы переработки полимеров подразумевают физическое повторное использование без разрушения структуры, что часто ухудшает качество конечного продукта. Химическая переработка, напротив, предполагает расщепление полимеров на мономеры, которые затем могут быть вновь собраны, создавая материал, не отличающийся от оригинала.
Проблема заключалась в том, что полимеры, пригодные для химической переработки, обычно были менее прочными из-за слабых связей между мономерами. Ученым удалось преодолеть это ограничение и создать полимеры, сохраняющие свою стойкость к термическим и химическим воздействиям, но при этом легко поддающиеся переработке.
Как объяснил Сатоси Огава, один из авторов исследования, ключом к успеху стала идея включения направляющей группы, которая позволяет разрывать прочные связи только в присутствии металлического катализатора. В обычных условиях полимеры сохраняют свою прочность, выдерживая высокие температуры и агрессивные химические вещества. Однако в процессе переработки никелевый катализатор действует как «ключ», который размыкает связи и освобождает мономеры для повторного использования.
Мамору Тобису, старший автор работы, отметил, что эта разработка представляет собой значительный шаг вперед, позволяя создать материал, который можно перерабатывать много раз, сохраняя его высокие эксплуатационные характеристики. Это открытие может стать основой для создания полимеров, которые будут перерабатываться бесконечно без потери качества.
Разработка исследовательской группы позволяет избежать компромиссов между прочностью и возможностью переработки. Их методика может быть применена к другим видам полимеров, что значительно расширит сферу химической переработки пластиков и поможет решить проблему пластикового загрязнения.
Этот прорыв в технологии переработки пластиковых отходов может открыть новые возможности для создания высококачественных продуктов и топлива из переработанного пластика, как ранее предполагали ученые из ETH Zurich, разрабатывая ключевые методики химической переработки.