Создан «зеленый» катализатор для разложения прочного полимера
Американские химики разработали «зеленый» катализатор на базе иттрия и других редкоземельных металлов-лантаноидов, который позволяет очень быстро и с минимальной угрозой для окружающей среды разлагать пластиковый мусор из нейлона-6, высокопрочной разновидности этого полимера.
Тобин Маркс, профессор Северо-Западного университета в Эванстоне, рассказал:
«Можно представить себе молекулу полимера как своеобразное ожерелье или нитку, на которую нанизано множество бусин. Каждая из них является мономером, простейшим составляющим звеном полимерной молекулы. Мы разработали подход, который позволяет разрушить нитку, но при этом оставить бусины целыми»
Нейлон относится к числу полимеров из числа полиамидов, первая вариация которых была создана в США в 1935 году. В последующие десятилетия было создано несколько разновидностей нейлона, самой прочной из которых является нейлон-6. Молекулы этого полимера крайне плохо разлагаются в природе, из-за чего накопление нейлонового мусора в гидросфере и на суше давно стало одной из главных экологических угроз для флоры и фауны Земли.
Маркс и его коллеги выяснили, что полимерные нити нейлона-6 можно очень быстро разлагать на отдельные звенья при помощи разработанного ими катализатора. Он состоит из нескольких ароматических углеводородных молекул, соединенных с атомами иттрия, а также лантана и некоторых других похожих на него редкоземельных металлов. Для разложения нейлона-6 достаточно расплавить этот полимер и ввести в него катализатор.
Как объясняют химики, молекулы созданного ими вещества устроены таким образом, что присутствующий в них атом редкоземельного металла сцепляется с атомами азота и кислорода внутри нитей полимера и соединяет в кольцо углеводородную цепочку, расположенную между кислородом и азотом. В результате этого нить нейлона-6 распадается на кольцеобразные молекулы капролактама — вещества, из которого производится данный пластик.
Проведенные учеными опыты на образцах поврежденных рыболовных сетей, нейлонового текстиля и крышках от пластиковых бутылок показали, что при оптимальных условиях нейлон-6 полностью разлагается всего за несколько часов, при этом 99% мусора превращается в капролактам, пригодный для повторного производства полимеров. Внедрение этой технологии в промышленность, как надеются исследователи, позволит очень эффективно и дешево очистить природу от самого трудноразлагаемого пластикового мусора.