Химики научились перерабатывать многослойную пластиковую упаковку
Расчеты показывают, что, если перерабатывать таким способом более четырех тысяч тонн материала в год, процесс может быть экономически выгодным. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Многослойные полимерная пленка — относительно новый, но уже очень популярный вид упаковки (в год человечество производит более ста миллионов тонн подобных материалов). Слои такой пленки состоят из разных полимеров, каждый из которых выполняет свою функцию: одни полимеры служат барьером для кислорода или влаги, другие придают материалу прочность. Такое сочетание характеристик делает многослойные пленки незаменимыми для упаковки продуктов питания и лекарств, однако у них есть один существенный недостаток: трудность переработки. Перерабатывать такие материалы традиционными способами нельзя, ведь условия переработки для разных полимеров отличаются.
Американские химики под руководством Джорджа Хубера (George W. Huber) из Университета Висконсин-Мэдисон предложили перерабатывать такие материалы с помощью процедуры послойного растворения и осаждения. Ученые экспериментировали с коммерчески доступной упаковочной пленкой производства компании Amcor Flexibles, которая состоит из слоев трех различных полимеров: толстого слоя полиэтилентерефталата (PET) и нанесенных поверх него более тонких слоев полиэтилена (PE) и сополимера этилена и винилового спирта (EVOH).
Для растворения верхнего PE слоя использовали кипячение в толуоле при температуре 110 градусов Цельсия в течение четырех часов, а для растворения промежуточного слоя EVOH слоя — обработку диметилсульфоксидом при температуре 95 градусов Цельсия в течение получаса. Нижний слой PET в этих условиях оставался неповрежденным. После растворения двух верхних слоев, полученные растворы отфильтровывали от твердого материала, чтобы регенерировать растворившийся полимер. Для этого к раствору добавляли так называемый антирастворитель — жидкость, которая хорошо смешивается с растворителем, но сама растворяет полимер значительно хуже. В случае PE таким антирастворителем выступал ацетон, а в случае EVOH — вода. После обработки оба полимера выпадали в осадок, в дальнейшем их можно было очистить и снова использовать для производства многослойной пленки или других изделий. Ученым удалось регенерировать более 95 процентов EVOH и более 98 процентов PE.
Хубер и его коллеги считают, что такой метод переработки может стать экономически выгодным. Основной вклад в стоимость переработки вносят нагревание смесей во время растворения и разделения растворителя и антирастворителя после регенерации полимеров, но процесс можно сделать дешевле путем увеличения масштаба переработки. Расчеты ученые указывают на то что, для сравнения стоимости переработки со стоимостью изготовления PET (главного компонента пленки) с нуля нужно перерабатывать около 3800 тонн пленки Amcor Flexibles в год.