Новый метод удаляет токсины из использованных шин, превращая их в безопасные, пригодные для повторного использования материалы для устойчивой переработки.
Шины — неотъемлемая часть повседневной жизни. Без них автомобили были бы просто набором собранных деталей — в них удобно сидеть, но они неэффективны для того, чтобы добраться до места назначения. Хотя их полезность неоспорима, шины действительно имеют некоторые проблемы. В отчете Федерального управления автомагистралей за 2016 год указано, что в Соединенных Штатах ежегодно выбрасывается 280 миллионов шин. В глобальном масштабе это число намного выше — более миллиарда, согласно отчету Всемирного совета предпринимателей по устойчивому развитию.
Шины — это композитные материалы, в состав которых входит множество компонентов, включая молекулу, известную как 6PPD, которая обеспечивает защиту от ультрафиолета, помогая резине, используемой в шинах, служить дольше. 6PPD достигает этого, поглощая солнечные лучи и предотвращая разрушение материала из-за реакций с озоном и другими активными формами кислорода в воздухе.
Однако по мере износа шин при контакте с дорожным покрытием они выделяют частицы 6PPD в окружающую среду. Ливневые стоки переносят эти токсичные частицы в пресноводные системы и другие водоемы, где это химическое вещество может быстро убить рыбу, даже в малых дозах. Недавно племена Тихоокеанского Северо-Запада подали петицию с просьбой к Агентству по охране окружающей среды рассмотреть вопрос о введении правил, запрещающих использование этого химического вещества.
Исследователи из Центра инноваций в области пластмасс и кафедры химической и биомолекулярной инженерии Университета Делавэра под руководством Диона Влахоса, заведующего кафедрой энергетики имени Дэна Рича в Unidel, разработали метод решения проблемы очистки отработанных шин от 6PPD.
Недавно исследователи опубликовали свой подход в журнале Nature Chemical Engineering, продемонстрировав способ модернизации 6PPD до безопасных химикатов и превращения оставшейся резиновой крошки в ароматические соединения и технический углерод — похожий на сажу материал, который можно найти везде: от пигментов до косметики и электроники.
По словам Влахоса, шины ответственны за около трети микропластика в окружающей среде. Это связано с тем, что почти 25% компонентов в шине изготовлены из синтетического каучука, который является пластиком. Под воздействием солнечного излучения 6PPD преобразуется в 6PPD-хинон, который называется дикетоном, или молекулой, состоящей из двух кетоновых групп. Одним из основных источников этих молекул дикетона являются сами шины. И это не только микропластик, который образуется в результате износа шин при их использовании. Эти молекулы также могут попадать в окружающую среду из шин, оставленных на свалках и подверженных воздействию стихий, таких как дожди.
В то время как другие в этой области пытались разложить материалы шин с помощью высокой температуры, с помощью процесса, известного как пиролиз, 6PPD упрям, и молекулы дикетона остаются в оставленном масле. Если масло используется в топливе или других материалах, молекулы дикетона уходят вместе с ним, что является проблемой.
Итак, команда Влахоса решила попытаться удалить 6PPD с помощью процесса, известного как химическая экстракция. Это включало в себя помещение миллиметровых кусков шин или резиновой крошки в классический микроволновый реактор, нагревание материалов и использование химического растворителя для быстрого отделения 6PPD от других присутствующих молекул.
После удаления молекул 6PPD их можно химически преобразовать в безопасные химикаты, которые можно использовать или продать за небольшую цену. Оставшуюся часть шины можно переработать с использованием классических методов переработки пластика — плюс, учитывая, что в настоящее время для шин в целом нет альтернатив. Это позволило бы использовать восстановленные материалы шин в практических целях, например, на футбольных полях, игровых площадках или в асфальте для дорог, без беспокойства. Резиновая крошка также могла бы использоваться в ароматических соединениях, которые являются исходными материалами для широкого спектра потребительских товаров, или в качестве технического углерода, сажеподобного материала, встречающегося во многих пигментах, проводящих/изоляционных элементах и армирующих агентах, среди прочего.
На сегодняшний день исследовательская группа доказала этот подход в лабораторных масштабах, по словам Влахоса, и технико-экономический анализ показал, что стоимость выглядит весьма разумной. Это позитивный шаг, но необходимо больше работы — и время имеет существенное значение.
Источник: www.technologynetworks.com
Источник
