Группа ученых Пермского Политеха предложила способ переработки слоистых пластиков для получения углеродных сорбентов. Их можно использовать для очистки сточных вод от растворенных нефтепродуктов и токсичных соединений. По словам исследователей, ежегодно в мире образуется множество полимерных отходов. В частности, в России в 2018 году их количество составило более 3,5 млн тонн, а переработано было около 12%.

Результаты исследования ученые опубликовали в журналах «Экология и промышленность России» и «Сорбционные и хроматографические материалы» (в печати).

Полимерные материалы широко используют во многих сферах, поэтому необходимо безопасно утилизировать и перерабатывать их отходы. Чаще всего это полиэтилен, полипропилен, отходы ПЭТ и композиционные полимеры. К ним относятся и слоистые пластики, которые содержат фенолформальдегидные смолы. Сейчас их преимущественно захоранивают на полигонах твердых коммунальных отходов. Но они занимают большие пространства и выделяют токсичные вещества: фенол, бензол и формальдегид, – рассказывает профессор кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха, доктор технических наук Ирина Глушанкова.

Слоистые спрессованные пластики содержат различные материалы, которые соединены между собой наполнителями: тканями, бумагой или древесной стружкой. В частности, к ним относятся древесно-стружечные плиты и текстолиты. Сейчас такие отходы утилизируют на полигонах ТКО, подвергают вторичной переработке или сжиганию. Но эти способы небезопасны, считают экологи: в естественных условиях пластики разлагаются очень долго, а при переработке выделяют опасные вещества в окружающую среду.

Электронно-микроскопический снимок поверхности пиролизата, содержащего каталитические добавки

Ученые Пермского Политеха использовали для переработки слоистых пластиков метод низкотемпературного пиролиза. Реакция разложения отходов в этом случае проходит без доступа кислорода. В результате пиролиза образуются углеродистый остаток и газы, которые могут стать жидким топливом. Углеродистый компонент также можно применять как топливо или средство для очистки воды, считают исследователи.

Чтобы получить продукты с нужными свойствами, процесс реакции можно регулировать с помощью катализаторов. Мы перерабатывали текстолиты и древесно-стружечные плиты в лабораторной печи, используя щелочной реагент и катализирующие добавки – соли никеля или соли меди. В результате нам удалось определить наиболее эффективные условия для получения углеродного сорбента с необходимой пористой структурой и сорбционными свойствами, – поясняет Ирина Глушанкова.

Ученые получили углеродный сорбент в одну стадию. По словам экологов, его поглотительные свойства не уступают известным аналогам, например, активным углям марок АГ-3 и БАУ. Сорбенты можно использовать для очистки сточных вод от растворенных нефтепродуктов и токсичных ароматических соединений.

Экологи установили, что никель и медь в углеродных сорбентах придают им бактерицидные обеззараживающие свойства. Это позволяет использовать их для глубокой очистки или доочистки сточных вод или речной воды.