Ученые предложили перерабатывать отходы ПВХ в смазочные материалы

Междисциплинарная группа ученых под руководством Эрика Муньянеза Нувайо (Eric Munyaneza Nuwayo) с кафедры химии Технологического института Вирджинии (Virginia Tech, США) продемонстрировала метод вторичной переработки поливинилхлорида (ПВХ, Upcycling of polyvinyl chloride into polyalphaolefin lubricants), одного из самых сложных для утилизации и переработки видов пластика, в более ценные продукты — смазочные материалы, пишет журнал Nature.

В новом исследовании ученые заменили атомы хлора в ПВХ алкильными цепочками, которые смешали порошкообразные отходы ПВХ (из труб, перчаток, кредитных карточек и игрушек) с трихлоридом алюминия (AlCl3) при температуре 70°C, чтобы удалить хлор, оставив углеводородную основу.

«Мы функционализировали каркас с помощью α-олефина… формируя разветвленные структуры, которые полезны для смазки. Разветвлённость структуры и длина ответвлений в значительной степени определяют характеристики конечного продукта. Я с нетерпением жду возможности лицензировать эту технологию, чтобы мы могли ее масштабировать», — говорит Голян Лю, инженер-химик из Virginia Tech и ведущий автор исследования.

В результате получается поли-α-олефин на основе винила (vPαO), который после гидрирования для устранения оставшихся ненасыщенных связей превращается в высококачественную смазку. Полученный таким образом материал vPαO обладает регулируемыми свойствами в зависимости от того, в каком месте происходит разрыв цепи в основной цепи ПВХ.

«Эта работа также открывает возможности для модификации полимеров, например замены хлора на другие функциональные группы, и открывает новые направления для исследований в области химии, над которыми мы можем работать, включая нестандартный подход к вопросу о том, как можно использовать углерод в качестве сырья для производства других химических веществ и материалов», — добавляет Голян Лю.

Вместо того чтобы считать высокое содержание хлора в ПВХ недостатком, авторы используют связи углерод-хлор в качестве реакционноспособных центров для получения базовых масел для смазочных материалов на основе PαO при относительно низких температурах. Этому способствует высокая эффективность дехлорирования в сочетании с благоприятными показателями вязкости, трения и износостойкости.

Более того, возможность производить продукцию с более высокой стоимостью может создать более сильные стимулы для вторичной переработки ПВХ по сравнению с обычным вторичным использованием. Дальнейшая работа, включая непрерывную эксплуатацию в пилотном масштабе и оценку жизненного цикла, будет иметь важное значение для определения ее коммерческой и экологической конкурентоспособности.

В статье приводится технико-экономический анализ, который показывает, что данный подход может стать весьма привлекательным способом вторичной переработки ПВХ для производства смазочных материалов. В настоящее время первичный ПВХ продается по цене около 870 долл./т, в зависимости от местоположения, в то время как PαO — по цене от 3000 до 6000 долл./т.