Ученые предложили делать многофункциональный материал из бутылочного пластика

На фото: рентгеновский дифрактометр

Российские исследователи предложили способ переработки пластиковых бутылок в углеродный композит с добавленными наночастицами кобальта. Использовать его можно в качестве катализатора при создании синтетического топлива и масел, а также для очистки воды от загрязнителей. Работа выполнена сотрудниками подведомственных Минобрнауки России Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева (ИНХС) РАН.

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) — популярный вид упаковочного пластика, из которого делают бутылки для питьевых жидкостей, пищевые контейнеры, емкости для бытовой химии и косметики, пленку и многое другое. При этом изделия из этого материала очень сложно перерабатывать, они почти не разлагаются и не выделяют загрязняющие окружающую среду частицы микропластика.

Ученые НИТУ «МИСиС» и ИНХС РАН разработали способ переработки ПЭТ в углеродный композитный материал с наночастицами кобальта, который можно использовать для каталитического (ускоренного) получения топлива и масел, а также для очистки воды. 

«Увеличивающиеся объемы отходов ПЭТ и его инертность по отношению к природному воздействию приводят к быстрому замусориванию окружающей среды. И несмотря на то, что ПЭТ не несет прямой угрозы организму человека, вопросы его переработки давно являются крайне актуальными. Нам удалось разработать новый способ переработки бутылочного пластика в углеродный материал с наночастицами кобальта. Данный материал обладает высокой пористостью, благодаря которой он может быть использован не только в качестве катализаторов различных нефтехимических процессов, но и в качестве магнитного сорбента для очистки сточных и поверхностных вод», — рассказал ассистент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС», научный сотрудник ИНХС РАН Андрей Васильев.

На фото: работа на рентгеновском дифрактометре

Лабораторная методика переработки использованного пластика выглядит следующим образом. Бутылки разрезают на куски размером один квадратный сантиметр, затем растворяют в диметилсульфоксиде при температуре 180°C. В раствор ПЭТ вводят водный раствор гидроксида калия, после чего добавляют соль кобальта. Этот совместный раствор высушивается, измельчается и подвергается термической обработке при 800°C. Полученный порошкообразный металл-углеродный нанокомпозит промывается в дистиллированной воде, после чего ученые исследуют его структурные характеристики в зависимости от используемого количества щелочи.

Методика российских исследователей в перспективе решит проблему утилизации пластиковых отходов с получением материала с полезными свойствами. Ввиду достаточно высокой пористости материал может быть использован как сорбент для очистки воды, а благодаря магнитным свойствам наночастиц кобальта им легче управлять и собирать обратно. Кроме этого, наночастицы кобальта известны как катализаторы многих промышленных химических процессов. Например, с их помощью можно синтезировать углеводородное топливо или получать водород из углеводородного сырья.

Исследование проводилось при финансовой поддержке Минобрнауки России, его результаты опубликованы в журнале Composites Communications.