Plastföroreningar har blivit en av de mest komplexa miljöfrågorna, särskilt i samband med ökad produktion och efterfrågan på plastmaterial. Medan innovationer inom polymerkemi radikalt förändrade våra liv i mitten av 1900-talet, plastens enastående egenskaper som hållbarhet, kemisk stabilitet, styrka och många andra egenskaper utgör ett allvarligt problem för återvinning av sådana material.

Enligt vissa uppskattningar, till år 2050, det kommer att finnas mer plastavfall än fisk i haven, räknat i totalvikt, med den årliga produktionen av plastmaterial som når mer än 1,1 miljarder ton. Den globala produktionen av plast under 2015 uppskattades till cirka 380 miljoner ton, och den kumulativa mängden avfall som genererades från 1950 -talet fram till 2015 var cirka 6,3 miljarder ton. Endast 9% av avfallet återvinns och svindlande 60% av all plast som någonsin tillverkats hamnade i miljön.

Att rationalisera användningen av plastprodukter och öka konsumenternas medvetenhet om att sortera och återvinna avfall är viktigt när det gäller föroreningar. Dock, Att hitta tekniska lösningar och metoder för att mer effektivt bearbeta plastavfall och omvandla det till värdefulla kemikalier utgör fortfarande en stor utmaning för forskare runt om i världen.

Polyetentereftalat (PET) är en syntetisk polyester som ofta används vid tillverkning av läskedrycker och textilfibrer. PET är en termoplast gjord av återkommande enheter av tereftalsyra och etylenglykol, kopplas samman via en esterbindning. Därav det populära namnet polyester, som mest används inom textilindustrin.

Esterbindningen kan klyvas genom hydrolys för att omvandla PET -avfall tillbaka till dess monomerbeståndsdelar. Nuvarande kemiska metoder för PET -återvinning kräver användning av organiska lösningsmedel vid höga temperaturer och tryck för att uppnå depolymerisering till monomererivat i praktiska utbyten.

Utforska möjligheterna att använda kulfräsning i processen med PET -depolymerisering, Dr. Vjekoslav Štrukil från RBI Laboratory for Physical-Organic Chemistry sönderdelade framgångsrikt PET till monomer tereftalsyra vid omgivande temperatur och tryck, med tereftalsyra också som utgångsmaterial för tillverkning av denna plast.

Mekanokemi har nyligen blivit ett av de mest lovande områdena inom kemivetenskap på grund av dess extremt höga effektivitet, enkelhet, fart, och förmågan att avsevärt minska användningen av giftiga organiska lösningsmedel eller helt undvika deras användning i kemiska reaktioner.

"Även om International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) rankade mekanokemi, såväl som nedbrytning av polymerer till monomerer, bland de tio främsta innovationerna inom kemi som kommer att förändra världen, en effektiv mekanokemisk PET-nedbrytning har ännu inte beskrivits i den vetenskapliga litteraturen, " säger Dr Štrukil.

I den senaste studien beskriver Dr Štrukil en mycket effektiv alkalisk hydrolys av avfall PET i fast tillstånd vid omgivningstemperatur och tryck, uppnås genom mekanokemisk kulmalning med PET-omvandling och monomerisolerade utbyten upp till 99 %.

Utmärkta utbyten uppnåddes också genom så kallad ångassisterad åldring av manuellt blandade eller förmalda fasta blandningar av PET och natriumhydroxid i en fuktig miljö eller i närvaro av alkoholångor. Åldring i alkoholångor representerar en ännu mildare väg till PET-depolymerisation med 99 % omvandling vid rumstemperatur.

"Några av experimenten började strax innan lockdownen i mars, följt av en jordbävning. Självklart, allt detta har bromsat och nästan helt stängt av forskningen. Detta innebar att dessa resultat var helt förlorade och vi var tvungna att börja vår forskning igen efter låsningen. Dock, den surrealistiska situationen har gett några nya idéer, så när jag återvände till jobbet i maj, Jag fokuserade min forskning på åldrande av PET -plast vid omgivningstemperatur och tryck i ångor från olika vätskefaser, såsom acetonitril, metanol eller etanol, " förklarar Dr. Štrukil.

Publicerade resultat visar att mekanokemisk malning och ångassisterat åldrande, som två komplementära solid state-tekniker, har potential för alkalisk nedbrytning av avfall PET -plast och PET -textil också på större skalor. Den beskrivna metoden skulle kunna fungera som en plattform för utveckling av nya och effektiva miljövänliga processer för produktion av tereftalsyra från avfall av PET som finns i mycket i miljön, istället för icke-förnybara källor som fossila bränslen.

Dessa resultat publicerades i ChemSusChem .