Проблема загрязнения атмосферы углекислым газом и накопление пластиковых отходов в окружающей среде являются одними из главных экологических вызовов современности. Исследовательская группа из Орхусского университета под руководством Рут Эбенбауэр предложила инновационный подход, позволяющий решать обе задачи одновременно. Учёные экспериментально доказали возможность превращения отработанного полистирола в ключевой компонент систем улавливания углерода.
Механизм работы аминовых фильтров
В основе предложенной технологии лежат амины — органические соединения, которые выполняют роль своеобразной губки для CO2. Эти вещества способны захватывать молекулы углекислого газа из окружающей среды и высвобождать их при нагревании или изменении давления, что позволяет использовать материал многократно. В современных установках очистки воздуха всё чаще применяются твердые сорбенты на основе аминов, так как они более энергоэффективны по сравнению с жидкостными системами.
Такие сорбенты обычно представляют собой пористые гранулы с высокой площадью поверхности. Это необходимо для того, чтобы аминогруппы могли максимально эффективно вступать в контакт с молекулами газа в промышленных масштабах.
Полистирол как основа для сорбентов
Традиционно материалы для систем улавливания углерода производятся из ископаемого топлива. Исследователи предложили использовать в качестве структурного каркаса полистирол — распространенный вид пластика, из которого изготавливают пенопласт, одноразовую посуду и упаковку. Уровень переработки этого материала в мире остается крайне низким:
- в США перерабатывается менее 1% полистирола;
- в странах Европы этот показатель достигает лишь 10%.
Использование пластиковых отходов в качестве основы для фильтров не только удешевляет производство, но и помогает утилизировать трудноперерабатываемый мусор.
Химический процесс трансформации
Процесс превращения пластика в функциональный материал включает два основных химических этапа. На первой стадии к ароматическим кольцам в структуре полистирола присоединяются атомы брома, при этом в качестве катализатора выступает золото. На втором этапе в реакцию вступают амины и медный катализатор, который замещает атомы брома активными аминогруппами.
В обзоре исследования отмечается, что полученный материал демонстрирует высокую эффективность в поглощении углекислого газа. По мнению экспертов, такая технология апсайклинга (вторичного использования с повышением ценности) может стать важным шагом в создании экономики замкнутого цикла, где одни отходы служат инструментом для устранения других экологических угроз.