Смешанные пластмассовые отходы электроники могут быть ценным источником многоразовых полимеров, предполагает новое исследование, проведенное учеными Центра технологий устойчивого развития штата Иллинойс. Команда разработала первый энергоэффективный и экологически безопасный процесс, который разделяет смешанные полимеры, чтобы их можно было перерабатывать в новые высококачественные пластмассовые изделия.
Электронные отходы из холодильников, телевизоров, компьютеров, мониторов, мобильных телефонов и игровых приставок становятся все более тяжелым бременем для свалок и перерабатывающей промышленности. В то время как некоторые части этих материалов (стекло и металлы) легко перерабатываются, оставшиеся пластмассы представляют собой проблему из-за их сложной смешанной полимерной композиции.
«Такие предметы, как бутылки с водой и кувшины для молока, можно легко переработать, потому что они сделаны из отдельных полимеров», - сказал исследователь МНТЦ и соавтор исследования Б. К. Шарма. «Другие пластиковые предметы, например, чехлы для мобильных телефонов, сделаны из более сложных полимерных смесей. Они накапливаются в центрах переработки и в конечном итоге сжигаются или отправляются на свалки, потому что нет безопасных или эффективных способов их переработки».
Выводы группы, опубликованные в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering, впервые демонстрируют нетоксичный, неразрушающий и энергоэффективный процесс химического растворителя для извлечения полимеров из этих более сложных пластиковых смесей.
«Процесс, используемый для растворения промышленных полимеров, не так уж отличается от производства леденцов», - сказал инженер-исследователь МНТЦ и соавтор Шрираам Чандрасекаран.«В случае леденцов вы растворяете крупинки сахара в воде, позволяете жидкости насыщаться сахаром, выпариваете воду и извлекаете полимер, которым в данном случае является конфета. В нашей лаборатории вместо сахара и растворителя мы используем пластиковые полимеры. мы используем сильнее, чем вода."
Самые эффективные методы растворения, используемые сегодня, включают химическое вещество под названием DCM, которое выделяет канцерогенные пары в воздух при температуре, близкой к комнатной. По словам исследователей, эти пары загрязняют рабочее пространство и могут попасть в атмосферу.
«В нашем процессе используется растворитель под названием NMP, который выделяет пары только при нагревании до 180 градусов по Цельсию, что намного выше температуры, необходимой для растворения полимеров», - сказал Чандрасекаран.
Одной особенно эффективной особенностью нового процесса является возможность конденсации испарившегося растворителя для многократного повторного использования. «Цель подобных исследований состоит не только в том, чтобы найти способы переработки этого большого количества смешанных пластиковых отходов, но и в том, чтобы сделать это эффективно и безвредным для окружающей среды способом», - сказал Шарма.
Экономия на этом не заканчивается, считают исследователи.
Процесс оставляет некоторое количество остаточных полимерных отходов. Тем не менее, исследователи могут превратить эти остатки в пригодное для использования топливо с помощью термохимического процесса, называемого пиролизом, что еще больше отвлечет этот пластик от свалок.
«В идеале мы хотели бы отказаться от этого шага и завершить процесс растворения полной рециркуляцией», - сказал Чандрасекаран.
Команда успешно продемонстрировала этот новый растворяющий процесс с небольшими количествами в лабораторных масштабах, и они произвели полимеры с качеством, сравнимым с их аналогами из первичных материалов.
«Следующими шагами будет проведение переработанных полимеров через производственный процесс и проверка качества», - сказал Шарма. «В случае успеха мы можем начать пилотный проект».
HOBI International, Inc. и Фонд исследования опасных отходов МНТЦ поддержали это исследование. МНТЦ является частью Научно-исследовательского института прерий Университета Иллинойса.