Ученые нашли эффективный способ разложения пластика до безвредного, экологически чистого газообразного водорода и нескольких полезных продуктов.
Исследователи из Индийского технологического института Mandi разработали метод преобразования пластика в водород под воздействием света. Производство водорода из пластика выгодно, потому что газ считается наиболее практичным экологически чистым топливом будущего.
Пластмассы, большинство из которых получают из нефти, не поддаются биологическому разложению, то есть их нельзя легко разложить на безвредные продукты. Большая часть из 4,9 миллиардов тонн пластика, когда-либо произведенного, окажется на свалках, угрожая здоровью человека и окружающей среде.
В связи с необходимостью предотвратить безудержное загрязнение пластиком исследователи института Mandi разрабатывают методы превращения пластика в полезные химические вещества.
«Идеальный путь к эффективному уничтожению пластика — превратить его в полезные химические вещества. Производство водорода из пластика особенно полезно, потому что этот газ считается наиболее практичным экологически чистым топливом будущего», — сказал Прем Фексил Сирил, профессор Школы фундаментальных наук института Манди.
Исследователи разработали катализатор, который может эффективно превращать пластмассы в водород и другие полезные химические вещества при воздействии света.
Катализаторы — это вещества, которые запускают сложные или маловероятные реакции, и когда они активируются светом, их называют фотокатализаторами.
Фотокатализатор института Mandi сочетает в себе оксид железа в виде наночастиц (частицы в сто тысяч раз меньше диаметра одной пряди волоса) с проводящим полимером полипирролом.
Исследователи обнаружили, что объединение наночастиц оксида железа с пирролом приводит к образованию гетероперехода полупроводник-полупроводник, что, в свою очередь, приводит к сильной фотокаталитической активности, индуцированной видимым светом.
Фотокатализаторы обычно нуждаются в ультрафиолетовом свете для активации и поэтому требуют специальных ламп. Катализатор института Mandi может работать просто от солнечного света.
«Сначала мы установили фотокаталитическую активность нашего катализатора, наблюдая за его действием на метилоранж, изменение цвета которого с оранжевого на бесцветный показало, до какой степени наш катализатор способен его разлагать», — пояснил Сирил.
Исследователи обнаружили 100-процентную деградацию в течение четырех часов, когда они использовали катализатор, в котором в полипиррольной матрице присутствовало около четырех процентов веса оксида железа.
Затем они протестировали этот катализатор на полимолочной кислоте (PLA), пластике, который широко используется в пищевой упаковке, текстиле, медицинских изделиях и косметике.
Команда обнаружила, что водород выделялся во время распада PLA, когда катализатор подвергался воздействию видимого света.
