Учёные Кембриджского университета предложили новый способ переработки пластиковых бутылок, позволяющий радикально ускорить разложение полимеров. Пластик в природе сохраняется веками. Но в разработанном исследователями солнечном реакторе под действием света и специального катализатора отходы превращаются в ценные вещества: водород и уксусную кислоту.
Команда под руководством профессора Эрвина Райзнера создала фотокатализатор (вещество, которое запускает химическую реакцию под действием света) настолько устойчивый, что он выдерживает агрессивную серную кислоту из отработанных автомобильных аккумуляторов. Раньше это считалось невозможным. По словам самого Райзнера, открытие было «почти случайным». Кислота разбивает длинные полимерные цепи пластика на простые молекулы — этиленгликоль и подобные. Фотокатализатор под действием солнечного света превращает их в водород и уксусную кислоту. Реактор проработал в лабораторных условиях более 260 часов без потери эффективности.
Масштаб проблем, которые потенциально решает новая технология, впечатляет. Мировое производство пластика — свыше 400 миллионов тонн в год, перерабатывается лишь 18%. Пластиковая бутылка ПЭТ разлагается 400–450 лет, нейлон — до 500 лет, пенополиуретан (поролон) — вообще практически вечен в природных условиях. Кембриджский реактор может это все переработать.
Параллельно закрывается вторая проблема: аккумуляторная кислота. Свинцово-кислотные батареи содержат 20–40% серной кислоты. После извлечения свинца (он идёт на переплавку) кислоту нейтрализуют и утилизируют — это и дорого, и экологически грязно. Реактор предлагает использовать её снова и снова в качестве реагента.
С экономической точки зрения авторы заявляют о потенциальном снижении стоимости процесса переработки в 10 раз. К тому же получаемый водород сейчас стоит от 3 до 6 долларов за килограмм. И он востребован в «зеленой» энергетике. А уксусная кислота используется в промышленности с объемом рынка около 16 миллиардов долларов в год.
Но это только начало пути. Одно дело лаборатория, другое — реальное производство. Масштабирование фотокаталитических систем (увеличение размеров без потери эффективности) — давняя головная боль химиков: площадь освещения растёт медленнее объёма реактора. Коррозионностойкие материалы для промышленных установок стоят дорого. Логистика сбора и кислоты, и пластика требует инфраструктуры, которой во многих странах нет.
Конкуренты у технологии тоже имеются. Пиролиз (термическое разложение без кислорода) уже используется промышленно, хотя и требует тепловой энергии. Биохимическая переработка через ферменты активно развивается. В 2020 году был создан фермент, разрушающий ПЭТ за несколько часов. Прямое сжигание с улавливанием CO₂ тоже никуда не делось. Кембриджский метод не заменяет их — он закрывает нишу «грязного» и «смешанного» пластика, с которым остальные не справляются. К тому же если разработка будет внедрена, то предприятия смогут не платить за утилизацию, а получать доход с того, что раньше было статьёй расходов. Если эту модель удастся воспроизвести промышленно, она изменит не столько энергетику, сколько саму концепцию «мусора» — категории, которая существует лишь потому, что мы пока не умеем видеть в ней сырьё.
