Ученые предложили способ переработки отходов пластмасс в аккумуляторы

Инженеры Калифорнийского университета в Риверсайде (University Of California, UC Riverside, США) попробовали решить сразу две большие глобальные проблемы, разработав способ переработки отходов пластмасс, таких как ПЭТ-бутылки от газированных напитков и воды, в наноматериал, способный сохранять энергию.

Преподаватели Михри и Дженгиз Озкан и их студенты годами работали над созданием улучшенных материалов для хранения энергии из экологически чистых источников, таких как стеклянные бутылки, пляжный песок и др., но последняя разработка потенциально может снизить загрязнение отходами и ускорить переход на 100% чистую энергию.

«Ожидается, что к 2040 году 30% мирового автопарка будут электрическими, и высокая стоимость сырья для аккумуляторов является проблемой, — сказал Озкан, профессор электротехники инженерного в UCR. — Использование отходов со свалок и вторичная переработка пластиковых бутылок поможет снизить общую стоимость аккумуляторов, сделав их производство более дешевым и сократив отходы пластмасс во всем мире».

В статье, опубликованной в Energy Storage, исследователи описывают устойчивый и простой процесс вторичной переработки вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ), собранного из бутылок для газировки и многих других потребительских товаров, в пористую углеродную наноструктуру.

Вначале они растворили куски ПЭТ-бутылок в растворителе. Затем, используя процесс, называемый электроспиннингом, изготовили микроскопические волокна из полимера и карбонизировали полученные полимерные нити в печи. После смешивания со связующим и проводящим агентом материал осушили и собрали в электрический двухслойный суперконденсатор в форме плоского элемента.

При испытании в суперконденсаторе материал обладал характеристиками как двухслойного конденсатора, образованного посредством расположения разделенных ионных и электронных зарядов, так и псевдоемкости окислительно-восстановительной реакции, которая возникает, когда ионы электрохимически поглощаются на поверхности материалов.

Несмотря на то что полученный суперконденсатор не может сохранять столько энергии, как литий-ионные батареи, он способен заряжаться намного быстрее, что делает батареи из отходов пластмасс хорошей альтернативой для многих приложений.

Путем «легирования» электропрядящих волокон перед карбонизацией различными химическими веществами и минералами, такими как бор, азот и фосфор, команда планирует подобрать материал с улучшенными электрическими свойствами.

«В UCR мы сделали первые шаги к переработке отходов пластмасс в перезаряжаемые устройства, способные сохранять энергию, — рассказал автор разработки Араш Мирджалили. — Мы считаем, что эта работа имеет экологические и экономические преимущества, и наш подход может предоставить возможности для будущих исследований и разработок».

Авторы считают, что разработанный процесс может быть масштабируемым и востребован, а также является прогрессом в предотвращении попадания отходов на свалки и в океаны.

«Переработка отходов ПЭТФ для накопления энергии может стать священным Граалем для экологически чистого производства электропроводных материалов из экологически чистых отходов, — сказал профессор Дженгиз Озкан. — Эта демонстрация нового класса электродов в производстве суперконденсаторов, в будущем за ним последуют литий-ионные батареи нового поколения, так что следите за новыми сообщениями».

Статья «Переработка пластиковых отходов полиэтилентерефталата до микропористой углеродной структуры для хранения энергии».