Многие одноразовые предметы изготавливаются из черного пластика, который до сих пор оказался очень сложным для переработки. Однако американские ученые разработали новый метод переработки черного полистирола, просто используя солнечный свет и ингредиент, который уже присутствует в пластике.
Несмотря на растущее число экологических запретов на его широкое использование, черный полистирол по-прежнему широко используется в одноразовых предметах, таких как упаковка продуктов, контейнеры для продуктов питания и крышки для стаканчиков для кофе на вынос.
В течение некоторого времени он не перерабатывался из-за того, что его черный цвет не позволяет оптическим сканерам на заводах по переработке фиксировать его. Эти сканеры используются для определения типа пластика, из которого сделан каждый предмет, поэтому все предметы каждого типа можно выбрать и сгруппировать вместе.
Хотя некоторые успехи были достигнуты в отношении этой конкретной проблемы, есть еще одна, которую следует рассмотреть. Даже если бы все черные полистирольные предметы можно было бы автоматически сортировать, присутствие в них пигмента «сажи» все равно затруднило бы процесс разрушения их молекулярных связей обычными способами.
Нагревание черного полистирола в бескислородной камере действительно разрушает эти связи, но поддержание необходимой температуры более 300 ºC (572 ºF) было бы очень энергетически неэффективным, если бы делалось в больших масштабах.
Одной из альтернатив является процесс, известный как фототермическое преобразование, в котором вещество, добавляемое в пластик, преобразует яркий свет в тепло – именно там, где это необходимо. Однако это «вспомогательное соединение» само по себе может стать отходом, плюс оно может повлиять на характеристики полистирола, пока изделие все еще используется.
Учитывая эти проблемы, ученые из Корнеллского и Принстонского университетов решили выяснить, может ли технический углерод, который уже есть в пластике, служить вспомогательным соединением.
Сначала исследователи измельчили смесь неокрашенного полистирола и сажи в мелкий порошок, затем поместили этот порошок в герметичный стеклянный флакон, который на полчаса поместили под высокоинтенсивные белые светодиодные лампы. Это заставило частицы сажи нагреть пластиковые частицы полистирола, молекулярно разложив их на жидкие стиролы. Затем ученые обработали эти стиролы и восстановленные частицы сажи, превратив их обратно в твердый полистирол.
Затем команда разрезала черные полистирольные контейнеры для пищевых продуктов и крышки от кофейных чашек на мелкие кусочки, затем подвергла их обработке светом. В этом случае до 53% твердого материала разложилось на стирол. Однако эта цифра возросла до 80%, когда в качестве источника света использовался гораздо более интенсивный сфокусированный солнечный свет.
В качестве дополнительного бонуса, когда смесь черных, желтых, красных и бесцветных полистироловых кусочков была помещена в сфокусированный солнечный свет, пигмента в черных кусочках было достаточно, чтобы разрушить все кусочки со скоростью 67%.
Исследование проводилось под руководством Севона О (Корнелл), Ханнинга Цзяна (Принстон) и Эрин Стаче (Принстон). Оно описано в статье, которая была недавно опубликована в журнале ACS Central Science.
