Сейчас почти во всех сферах человеческой деятельности используется полистирол — один из самых распространенных в мире пластиков. В промышленности из него производят упаковочные и изоляционные материалы, посуду, строительные элементы и другие изделия. Но после применения полистирольных пластмасс образуются многочисленные бытовые отходы, процесс разложения которых может занимать десятки и сотни лет. В России лишь четверть используемого пластика перерабатывается механическим путем, остальная часть просто выбрасывается или сжигается. Ученые Пермского Политеха работают над технологией переработки отходов из полистирола, которая позволит создавать ценные химические соединения в виде отдушек для бытовой химии и снизить нагрузку на окружающую среду.
Статья опубликована по материалам международной конференции «Химия и химическая технология в XXI веке», 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Полистирол — это синтетический полимер, образованный из стирола с помощью полимеризации (многократное присоединение молекул друг к другу). Он легкий, прозрачный, прочный и устойчивый к различным химическим воздействиям. Поэтому его активно применяют в строительстве, медицине, сельском хозяйстве, дизайне и других отраслях.
В окружающей среде отходы из полистирола подвержены воздействию солнечного света, влаги и микроорганизмов. Но этот материал не биоразлагаемый, а процесс его природной утилизации занимает целые десятилетия, в ходе чего в экосистему выделяется ядовитый стирол и образуются другие вредные вещества. Поэтому актуальны разработки технологий вторичной переработки полистирола. В России в основном используют механический рециклинг, когда из пластмассовых отходов выливают новые материалы. Но полным преобразованием до мономера (молекулы) в мире занимаются всего несколько предприятий.
Ученые Пермского Политеха разрабатывают способ переработки полистирола термической деполимеризацией, при которой он разрушается обратно до мономера — стирола. В процессе выделяется конденсат, обработка которого позволяет создавать отдушки с различными ароматами.
— Технология переработки начинается с измельчения сырья — пенопласта. В результате термической деполимеризации при температуре 450-500 градусов мы получаем пековую фракцию (далее идет как печное топливо) и целевой конденсат, который перегоняется с водяным паром. Отбираем полученные фракции стирола и перерабатываем их до фенилэтиленгликоля и ацетофенона. Эти молекулы и являются основой ароматов розы и земляники соответственно, — рассказывает магистр кафедры химических технологий ПНИПУ Регина Имайкина.
— На начальном этапе планируется изготовить лимитированную пробную партию смываемых косметических средств в собственной лаборатории. Далее — продажа производителям бытовой и авто-химии, а также производителям косметики (чистота отдушки будет подтверждена хроматографией). Сейчас мы со студентами уже попробовали изготовить с полученными образцами отдушек первые образцы средств для ухода за кожей и волосами, а именно: твердый шампунь, твердый бальзам для волос, гидрофильное масло (баттер) и мыло. Реализация данных продуктов уже может стать первым этапом коммерциализации получаемых отдушек, — поделилась научный руководитель проекта, кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ Юлия Рожкова.
Политехники планируют разработать первую экспериментальную установку для получения стирола данным способом, а также отработать методику синтеза отдушек розы и земляники, чтобы выйти с ней на российский рынок. На данный момент лабораторные испытания продолжаются с целью оптимизации технологии и снятия основных параметров процесса для масштабирования установки деполимеризации.
Технология ученых Пермского Политеха заключается в переработке полистирола в экономически выгодные продукты, в частности, отдушки для различной бытовой химии. Разработка не только помогает снизить объем пластиковых отходов, но и открывает новые возможности для создания полезных химических соединений, таких как компоненты для отечественных фармацевтических препаратов, присадок для смазочных средств и ингибиторов коррозии.
