Ученые переработали текстиль с помощью гликолиза
Химики из США придумали способ переработки текстильных изделий, содержащих полиэтилентерефталат, нейлон, хлопок и полиуретаны. С помощью гликолиза этиленгликолем в присутствии оксида цинка они выделили из текстиля чистый бис(гидроксилэтил)терефталат и исходные хлопок с нейлоном. Исследование опубликовано в Science Advances.
Эта новость появилась на N + 1 при поддержке Фонда развития научно-культурных связей «Вызов», который был создан для формирования экспертного сообщества в области будущих технологий и развития международных научных коммуникаций
Большую часть выброшенных текстильных изделий либо сжигают, либо хранят на свалках. При этом каждый год люди выбрасывают около 100 миллионов тонн текстиля, а надежных и удобных способов его переработки не существует. Это связано, в том числе, с тем, что многие из этих изделий состоят из нескольких полимеров, которые нужно как-то разделять и перерабатывать по отдельности.
Химики под руководством Дионисиоса Влахоса (Dionisios G. Vlachos) из Делавэрского университета придумали способ переработки и разделения полимеров, содержащихся в текстильных волокнах. В одной из своих предыдущих работ ученые показали, что полиэтилентерефталат — основной компонент пластиковых бутылок — можно за несколько минут превращать в бис(гидроксилэтил)терефталат с помощью реакции с этиленгликолем в присутствии оксида цинка при микроволновом облучении. Этот же метод химики решили применить и для переработки текстиля.
Сначала ученые исследовали, как себя ведут другие полимеры в условиях их реакции. Выяснилось, что этиленгликоль практически не взаимодействует с хлопком и нейлоном, однако разлагает полиуретановые волокна на смесь олигомерных полиолов и производных дифенилметана.
Далее химики решили проверить, влияет ли наличие красителей и добавок на эффективность гликолиза полиэтилентерефталата. Оказалось, что в большинстве случае выход процесса не меняется или понижается незначительно — примерно до 80 процентов. Но если добавка содержит фосфор (фосфорсодержащие добавки используют для придания материалу огнеупорных свойств), выход гликолиза падает до 10 процентов.
После того как ученые исследовали особенности гликолиза, они решили применить его для переработки выброшенного образца текстиля, содержащего полиэтилентерефталат, нейлон, хлопок и полиуретаны. Сначала они смешали образец с полиэтиленгликолем в присутствии оксида цинка и нагрели смесь до 210 градусов Цельсия. При этом в реакцию вступил полиэтилентерефталат, а непрореагировавшие нейлон и хлопок химики отфильтровали. Затем из маточного раствора они закристаллизовали чистый продукт гликолиза —бис(гидроксилэтил)терефталат. А чтобы разделить смесь нейлона и хлопка, ученые смешали ее с концентрированной муравьиной кислотой. При этом нейлон растворился, а хлопок остался нетронутым.