Реактор, разработанный исследователями из Кембриджского университета, работает на солнечной энергии и может стать более экономичной и устойчивой альтернативой существующим методам переработки отходов, основанным на химических процессах. Команда утверждает, что их метод может создать замкнутую систему, в которой один поток отходов помогает решить проблему другого. Результаты их работы опубликованы в журнале Joule.
Ежегодное мировое производство пластика превышает 400 миллионов тонн, но перерабатывается только 18%. Остальное сжигается, выбрасывается на свалки или загрязняет экосистемы. Исследователи утверждают, что их метод, известный как фотоформование с использованием кислоты под действием солнечного света, может помочь решить проблему растущего накопления пластиковых отходов во всем мире.
Ученые разработали фотокатализатор, достаточно прочный, чтобы выдерживать сильное коррозионное воздействие кислоты, используя при этом кислоту, содержащуюся в использованных автомобильных аккумуляторах, которая обычно нейтрализуется и выбрасывается.
«Открытие произошло почти случайно», — сказал профессор Эрвин Рейснер из химического факультета имени Юсуфа Хамиеда Кембриджского университета, возглавлявший исследование. «Раньше мы считали, что кислота совершенно не подходит для использования в этих солнечных системах, потому что она просто растворит все. Но наш катализатор этого не сделал, и внезапно открылся совершенно новый мир реакций»
«Кислоты давно используются для разложения пластмасс, но у нас никогда не было дешевого, масштабируемого фотокатализатора, способного противостоять им», — объяснила ведущий автор исследования Кей Квартенг, аспирантка исследовательской группы Рейснера. «Как только мы решили эту проблему, преимущества этой системы стали очевидны»
Метод, разработанный Квартенгом, Рейснером и их коллегами, начинается с обработки пластиковых отходов аккумуляторной кислотой, что приводит к расщеплению длинных полимерных цепей на химические компоненты, такие как этиленгликоль. Затем фотокатализатор под воздействием солнечного света преобразует эти соединения в водород и уксусную кислоту (основной компонент уксуса).
В лабораторных условиях реактор генерировал большое количество водорода и производил уксусную кислоту с высокой селективностью. Кроме того, он работал более 260 часов без потери производительности.
Этот подход работает с различными типами пластиковых отходов, включая те, которые в настоящее время трудно перерабатывать, такие как нейлон и полиуретан. Это представляет собой значительный шаг вперед по сравнению с существующими технологиями переработки, которые в основном ограничены ПЭТ.
Система работает не только с новой кислотой лабораторного качества, но и с кислотой, извлеченной из автомобильных аккумуляторов, содержащих от 20% до 40% кислоты. Ежегодно во всем мире производится масштабная замена таких аккумуляторов. Хотя свинец обычно извлекается для повторного использования, после нейтрализации кислота образует дополнительные отходы.
«Это неиспользованный ресурс, — сказал Квартенг. — Если мы сможем извлечь кислоту до ее нейтрализации, мы сможем использовать ее снова и снова для разложения пластика — это беспроигрышная ситуация, поскольку мы избегаем негативного воздействия нейтрализации кислоты на окружающую среду и используем ее для получения чистого водорода».
Исследователи подчеркивают, что их метод может снизить затраты на порядок по сравнению с другими подходами к фотоформованию, главным образом потому, что кислота позволяет увеличить производство водорода и может быть использована повторно, а не потреблена.
Хотя остаются проблемы, такие как разработка реакторов, способных выдерживать коррозионные условия, Квартенг утверждает, что химическая основа этого метода надежна. «Эти кислоты уже безопасно используются в промышленности. Теперь вопрос инженерный: как построить реакторы, которые будут работать непрерывно и перерабатывать реальные отходы».
Исследователи подчеркивают, что этот метод не заменит традиционную переработку, но может дополнить ее, обрабатывая загрязненные или смешанные пластмассы, для которых в настоящее время нет жизнеспособного пути повторного использования.
«Мы не обещаем решить глобальную проблему пластика, — сказал Рейснер. — Но это демонстрирует, как отходы можно превратить в ресурсы. Тот факт, что мы можем извлекать ценность из пластиковых отходов, используя солнечный свет и кислоту из выброшенных батарей, делает этот процесс очень перспективным вариантом».
Команда планирует коммерциализировать эту технологию при поддержке Cambridge Enterprise, инновационного подразделения университета, и финансировании от UKRI. Исследование также получило поддержку нескольких академических и научных учреждений в Великобритании.
Ссылка:
Papa K. Kwarteng et al. 'Солнечная переработка пластмасс с использованием кислотно-катализируемой деполимеризации'. Joule (2026). DOI: 10.1016/j.joule.2026.102347
