Вчені перетворюють пластмаси в мило та миючі засоби

Будучи студентом університету Чжецзян на Східному Китаї, Грег Лю поїхав з деякими однокласниками у спонсорованій університетській поїздці, щоб відвідати безліч хімічних галузей у цій місцевості.

Тур надав студентам, які здобули ступінь хімічної інженерії можливості дізнатися більше про виробничі та виробничі процеси хімікатів у той час у Китаї. Лю зрозумів, що саме те, що він хотів зробити для кар’єри – знайомих способів полегшити або не допустити, щоб галузь забруднювала навколишнє середовище.

“Я зрозумів, що це не буде стійким способом нашого майбутнього. Забруднення було скрізь; вода, ґрунт, дорога, ви називаєте його. Робітники були в нестерпних умовах праці. Я не хотів бути в такому середовищі, ні на наших майбутніх поколіннях”, – сказав Лю. “Це в основному змусило мене думати:” Добре, я повинен здобути старший ступінь, щоб змінити спосіб роботи в хімічній галузі “.”

Пізніше Лю приїхав до США і здобув ступінь доктора в Університеті Вісконсіна-Медісона. Тепер його завзяття, щоб використовувати свої знання з хімічної інженерії для створення більш стійкого світу, призвело до того, що він розвивав революційний спосіб вирішення, можливо, одним із найактуальніших питань у світі – пластичним забрудненням.

Довгий дослідницький проект, що охоплює п’ять -шість років, нарешті призвів до прориву, а Лю, професор кафедри хімії Вірджинії Тех, розміщеного в коледжі науки, та його команда студентів та аспірантів, які знаходять спосіб перетворення певних пластмас у мила, миючі засоби, мастила та інші продукти.

Лю написав статтю про процес та доцільність та комерціалізацію, яка була опублікована в Природа стійкість.

Простіше кажучи, система Лю була двома кроками. Спочатку він включав використання термолізу або руйнування речовини – у цьому випадку пластиком – використовуючи тепло. Пластик, розміщений у реакторі, побудованому командою Лю і нагрівається до 650 до 750 градусів Фаренгейта, розбився на хімічні сполуки, залишаючи суміш нафти, газу та залишкових твердих речовин.

Ключовим фактором цього першого кроку було розбиття молекул поліпропілену та поліетилену, які складають пластику в певному діапазоні вуглецю, і Лю та його команда змогли це досягти.

Залишкові тверді речовини, що залишилися позаду, були мінімальними, а газ можна було захопити та використовувати як паливо. Нафта, однак, була продуктом найбільшого інтересу тут.

Під час свого дослідження Лю зміг функціоналізувати або змінити хімію нафти в молекули, які можна перетворити на мила, миючі засоби, мастила та інші продукти.

“Ці матеріали стабільні”, – сказав Лю, тримаючи флакон мила. “Цей флакон з мила був у моєму кабінеті, я б сказав, вже рік … Ви можете використовувати його для миття рук та посуду. Ми використовували його для миття нашого лабораторного посуду в лабораторії”.

Процес, який зайняв менше дня, призвів до майже нульового забруднення повітря, таким чином пропонуючи підказки відчайдушно необхідного рішення глобальної проблеми. Згідно з веб -сайтом United Nation, світ виробляє 430 мільйонів тонн пластику щороку, еквівалент 2000 сміттєвих вантажівок, наповнених пластиком, що викидаються в океани, річки та озера щодня.

Пластикове забруднення призводить до посилення задушення морської дикої природи, пошкодження ґрунтів, отруєння ґрунтових вод і є причиною негативних наслідків для здоров’я людини. Крім того, викиди парникових газів випускаються в повітря під час виробництва.

Організація Об’єднаних Націй очікує, що забруднення пластиком до 2060 року буде потрійним, якщо не буде вжито жодних заходів. На жаль, згідно з веб -сайтом Об’єднаної нації, менше 9% пластику фактично переробляється – хоча для цього є причина, за словами Аманди Морріс, керівника відділу хімії Вірджинії Тех.

“Ми робимо пластмаси, щоб тривати з точки зору, що багатьом з них доводиться тримати рідину всередині них, що ви не хочете виходити з пляшки. Тож вони повинні бути відносно сильними матеріалами”, – сказав Морріс.

“Зв’язки, які тримають полімер разом і дають нам цю силу і дають нам властивості пляшок, якими ми користуємось, також дуже важко зламати, і тому це просто намагається придумати способи зробити це енергоефективно, де ви отримуєте чистий продукт.

“Інша справа, що ці полімери можуть погіршитися на багато різних речей. Чи є способи, як ми можемо отримати його до одного конкретного продукту, який тоді насправді може бути використаний вниз за течією? Я думаю, що це деякі речі, з якими ми боролися”.

Лю та його команда придумали спосіб розірвати ці зв’язки, але тепер потенційно приходить важка частина – збільшуючи систему і робить її безперервною, в той час як, що ще важливіше, що робить його економічно ефективним.

Його становить тяжке становище багатьох дослідників. Вони часто знаходять рішення щодо питань, але ці рішення можуть бути здоровенними цінниками, що часто призводять до того, що рішення залишаються в кулуарах. Лю заявив, що промисловості виявляли інтерес до збільшення цього процесу, але будь -які зусилля, енергія та інвестиції повинні призвести до прибутковості.

Лю сказав, що шукає допомоги громади для перевірки бізнес -моделі. Це передбачає забезпечення капіталу, необхідного для побудови реактора для постійного запуску у своїй лабораторії, або, можливо, створення приватної запуску компанії, що стартує, щоб перевірити збільшення його процесу. Так, мило можна створити з кількох шматочків пластику, але чи можна вигідно генерувати мила та миючі засоби?

“Буде багато попит на наш кінець, щоб подальше Derisk цього процесу”, – сказав Лю. “Ми повинні його дертики, щоб вони (підприємства) могли бачити реальну цінність, і вони потенційно можуть її прийняти.

“Моя оцінка – це сотні тисяч доларів, щоб перевірити це. Добре, що ми зараз навчаємо талановитих студентів та постдокторів у цій лабораторії. Вони будуть ті, хто потенційно може продовжувати цей процес у майбутньому. Але нам, безумовно, потрібно більше ресурсів, особливо коштів, для побудови реакторів та перевірок реакторів”.

Викликаються до викликів, Морріс залишається оптимістичним щодо висновків Лю та їх майбутніх наслідків. Вона вітає можливості оприлюднити його зусилля, які вирішують проблему з пластмасом та обговорюючи зусилля відділу хімії у вирішенні цього виклику як частини глобальних амбіцій Virginia Tech.

“Я думаю, що в будь -який час, коли ми можемо зробити нашу науку доступною для більш широкої публіки, включаючи наших випускників та друзів, це неймовірно вигідно”, – сказав Морріс. “Їм вигідно бачити вплив, який ми маємо не лише як Хокі, а й те, що вони можуть мати, інвестуючи далі в місію Вірджинії.

“Мета полягає в тому, щоб дійсно прийняти технологію Грега, внести зміни на основі того, що ми розуміємо принципово щодо цього процесу, а потім зробити її ще більш енергоефективною та кориснішою для промисловості. Інша річ полягає в тому, що технологія Грега – для кількох класів полімерів (з кодексом переробки 2, 4 та 5), тож ми можемо застосувати це, як і в інших класах полімерів?

Лю не вважає себе піонером, хоча, в даному випадку, він справді є піонером перетворення пластикових відходів на мило. Натомість він розглядає себе як хтось, що вносить невеликий твір у рішення глобальної проблеми, яка вимагає старанності кожного. Він сказав, що вітає більше участі з боку наукової та промислової спільноти.

Іншими словами, науці потребує більшої співпраці щодо цієї проблеми. Ставки занадто високі без цього.

“Це вже недостатньо, щоб бути таким:” О, я можу грати зі своєю крутою хімією в лабораторії, і я можу магічно генерувати щось із цього, і тоді я досить хороший “, – сказав Лю. “Це, безумовно, круто, але це не справжнє рішення проблеми пресування пластичної кризи.

“Я сподіваюся, що в дорозі ми знаходимо рішення, і я сподіваюся, що пластик більше не є проблемою, про яку потрібно турбуватися. Я сподіваюся, що вчасно суспільство подбає про всі ці відходи. Ми можемо генерувати корисні хімічні речовини та матеріали з відходів, і, сподіваємось, ми можемо закрити цикл вуглецю та пластмас.