Новости химической науки > Отходы полимеров можно превратить в полезные вещества

Исследователи из США сообщают, что низкомолекулярные соединения, которые потенциально могут применяться в косметической или тонкой химической промышленности, можно получить, перерабатывая отходы полимеров [1].

Такие синтетические полимеры, как полиэфиры и поликарбонаты составляют значительную долю в отходах полимеров и пластических масс, общая масса которых ежегодно составляет уже 100 миллионов тонн. По различным оценкам, из этого количества отходов вторичной переработке подвергается в лучшем случае 5-30%. Традиционные методы вторичной переработки полимеров заключаются в том, что из них производят «вторичные» полимеры, свойства которых значительно уступают свойствам полимеров «первичных». Это обстоятельство позволяет применять продукты переработки полимерных отходов в достаточно узком спектре практических приложений – для изготовления волокон или искусственных ковровых покрытий.

Исследователи, работающие под руководством Николаса Робертсона (Nicholas Robertson) из Университета Висконсин-О-Клэр разработали метод деполимеризации полиэфиров и поликарбонатов в диолы и метанол с помощью рутенийсодержащего пинцерного катализатора, разработанного в группе Давида Мильштейна (David Milstein) из Вейцманнского Института Науки в Израиле [2].

Эти катализаторы имеют беспрецедентно большое число практических применений, включая синтез полимеров. Однако, при высоком давлении водорода процесс полимеризации обращается и наблюдается протекание процесса деполимеризации. Пинцерный катализатор способствует гидрированию сложноэфирных связей полимера, расщепляя его на низкомолекулярные соединения.

Пинцерный катализатор способствует гидрированию сложноэфирных связей полимера, расщепляя его на низкомолекулярные соединения. (Рисунок из Chem. Commun., 2014, 10.1039/c4cc00541d)

Хретхен Хофмайстер (Gretchen Hofmeister), специалист по катализаторам для полимеризации из Карлтонского Колледжа (Миннесота, США), не принимавшая участие в работе, отмечает, что преимущество деполимеризации перед вторичной переработкой заключается в том, что низкомолекулярные продукты деполимеризации можно очистить перед повторным использованием, а без очистки продукты вторичной переработки нельзя использовать для получения высокоэффективных материалов.

Новый метод предоставляет возможность получения низкомолекулярных соединений со стоимостью большей, чем мономеры, применявшиеся для получения полимера. Они могут найти применение в таких областях, как косметика, лекарственная химия или производства новых полимеров с высоким качеством. Это достоинство нового метода, по словам Робинсона, позволяет говорить о том, что отходы полиэфиров и поликарбонатов смогут применяться для получения важных химикатов и, таким образом, снизят нагрузку на нефтехимические источники сырья.

Марк Хиллмайер (Marc Hillmyer), директор центра по производству экологически безопасных полимеров Университета Миннесоты отмечает, что химическая вторичная переработка представляет собой перспективный и востребованный подход к экологической безопасности полимерных материалов.

В будущем Робертсон и его коллеги планируют более детально установить механизм каталитической деполимеризации. Возможно, что это расширит набор полимерных субстратов, которые можно будет подвергать такой вторичной переработке, что позволит расширить список полимерных материалов, подвергающихся дешевой и эффективной полимеризации.

Источники: [1] Chem. Commun., 2014, 10.1039/c4cc00541d; [2] J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 10840 (DOI: 10.1021/ja052862b)

метки статьи: #вопросы экологии, #органическая химия, #химическая технология, #химия полимеров