В ТПУ нашли метод получения ценных материалов из отходов пластика для очистки воды
Исследования были поддержаны Минобрнауки России (программа № 075-03-2026-234/2, FSWW-2026-0037). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Materials Horizons (Q1, IF: 11,4).
В общем смысле, вопрос переработки полимерных отходов является важнейшей проблемой для всего человечества. Современные методы переработки, зачастую, позволяют разложить полимер на элементарные строительные блоки и провести процесс получения пластика повторно, что приводит лишь к удорожанию готового продукта. Современная концепция экономики замкнутого цикла позволяет по-новому взглянуть на процессы рационального использования отходов, делая их сырьем для получения более полезных веществ.
ТПУ является одним из центров ресурсоэффективных технологий, что сделало возможным реализацию совместного проекта между ТПУ и компанией «СИБУР-Полилаб» в рамках государственного задания 2.0 по разработке методов утилизации отходов в продукты с высокой добавленной стоимостью.
В рамках данного проекта ученые Томского политеха совместно с коллегами предложили способ получения пористых металл-органических каркасов координационных полимеров (МОКП)(особый класс кристаллических материалов — ред.) из отходов ПЭТ. Удивительно, но данный метод основан на простых и широко известных химических превращениях, одно из которых было разработано в ТПУ еще в середине XX века (реакция Тронова-Новикова).
Применение этих надежных превращений позволило эффективно получать ценные производные терефталевой кислоты — 2-нитротерафталевую и 2-иодтерафталевую кислоты. Из них ученых получили МОКП — трехмерные молекулярные сетчатые структуры, содержащие множество пор. Благодаря этому они могут применяться для очистки воды и газов, разделения веществ, катализа.
Электрофильные реакции ароматического фрагмента ПЭТ считаются довольно сложным процессом. Из-за этого обычно переработка и химические трансформации образующейся терефталевой кислоты выполняются последовательно. Сначала полимер разрушают, затем выделяют и очищают промежуточный продукт и только после этого вводят в его структуру нужную функциональную группу. Мы объединили два этих действия в одном реакционном процессе. Это позволило сократить число операций, отказаться от выделения и очистки нескольких промежуточных соединений и уменьшить количество необходимого оборудования. А, значит, удешевить технологию,
— отмечает один из авторов исследования, научный сотрудник Международной научно-исследовательской лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов» ТПУ Ольга Гусельникова.
Предложенный метод может использоваться на широком ряде отходов — на пищевых контейнерах, бутылках, промышленных отходах, цветном полиэстере, а также даже на смесях ПЭТ с полиэтиленом.
По расчетам ученых, предложенный метод позволил снизить стоимость нитротерефталевой кислоты примерно в 5–7 раз по сравнению с коммерческим аналогом и в 75-80 раз для йодсодержащих соединений.
Полученные из отходов ПЭТ МОКП имели аналогичные свойства, как и полученные из коммерчески доступных веществ - кристалличность, микропористость и термическую устойчивость.
Применение дешевых компонентов из отходов ПЭТ может сделать MOF доступнее для очистки воды и химических производств. Например, иодсодержащие МОКП обладают повышенной способностью улавливать хлорированные органические загрязнители, а нитросодержащие каркасы могут выступать эффективным катализатором, — добавляет Ольга Гусельникова.
В будущем ученые планируют работать над масштабированием технологии и анализом всего технологического цикла — от сбора и измельчения отходов до получения и использования конечных МОКП — для оценки экологического преимущества нового метода.
В исследовании принимали участие ученые Международной научно-исследовательской лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха, Венского технического университета (Австрия), Университета Страны Басков (Испания).
Источник: Служба новостей ТПУ