Ученые разработали метод превращения пластиковых отходов в потенциально ценную добавку к почве.

Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде подошли на шаг ближе к тому, чтобы найти применение сотням миллионов тонн пластиковых отходов, производимых каждый год, которые часто засоряют ручьи и реки и загрязняют наши океаны.

В недавнем исследовании Кандис Лесли Абдул-Азиз, доцент UCR по химической и экологической инженерии , и ее коллеги подробно описали метод преобразования пластиковых отходов в высокопористую форму древесного угля или полукокса с колоссальной площадью поверхности около 400 кв. метров на грамм массы.

Такой древесный уголь улавливает углерод и потенциально может быть добавлен в почву для улучшения удержания влаги в почве и аэрации сельскохозяйственных угодий. Он также может удобрять почву, поскольку она естественным образом разрушается. Абдул-Азиз, однако, предупредил, что необходимо проделать дополнительную работу, чтобы обосновать полезность такого полукокса в сельском хозяйстве.

Процесс превращения пластика в уголь был разработан инженерным колледжем Марлана и Розмари Борнс Калифорнийского университета в Риверсайде. Он включал смешивание одного из двух распространенных типов пластика с кукурузными отходами — оставшимися стеблями, листьями, шелухой и початками — в совокупности известными как кукурузная солома. Затем смесь была приготовлена ​​с использованием сильно сжатой горячей воды, процесс, известный как гидротермальная карбонизация.

Высокопористый уголь был произведен с использованием полистирола, пластика, используемого для
упаковки пенополистирола, и полиэтилентерефталата, или ПЭТ, материала, обычно используемого для изготовления бутылок для воды и газированных напитков, среди многих других продуктов.

Исследование последовало за более ранней успешной попыткой использовать только кукурузную солому для производства активированного угля, используемого для фильтрации загрязняющих веществ из питьевой воды. В более раннем исследовании древесный уголь, приготовленный только из кукурузной соломы, активированный гидроксидом калия, был способен поглотить 98% загрязняющего вещества ванилина из испытуемых проб воды.

В последующем исследовании Абдул-Азиз и ее коллеги хотели узнать, может ли активированный уголь, изготовленный из комбинации кукурузной соломы и пластика, быть эффективным средством для обработки воды. Если это так, пластиковые отходы могут быть перепрофилированы для очистки воды от загрязнения. Но активированный уголь, приготовленный из этой смеси, поглотил только около 45% ванилина в тестовых образцах воды, что делает его неэффективным для очистки воды , сказала она.

«Мы предполагаем, что на поверхности материалов может оставаться немного остаточного пластика, который препятствует абсорбции некоторых из этих молекул (ванилина) на поверхности», — сказала она.

Тем не менее, возможность производить высокопористый древесный уголь путем объединения отходов пластика и растительной биомассы является важным открытием, как подробно описано в статье «Синергетические и антагонистические эффекты совместного пиролиза пластика и кукурузной соломы для производства угля и активированного угля». опубликовано в журнале ACS Omega . Ведущим автором является Марк Гейл, бывший докторант UCR, который сейчас преподает в колледже Харви Мадда. Студент бакалавриата UCR Питер Нгуен является соавтором, а Абдул-Азиз — автором-корреспондентом.

«Это может быть очень полезный биоуголь, потому что это материал с очень большой площадью поверхности», — сказал Абдул-Азиз. «Итак, если мы просто остановимся на полукоксе и не превратим его в активированный уголь, я думаю, что есть много полезных способов его использования».

Пластик — это, по сути, твердая форма нефти, которая накапливается в окружающей среде, где она загрязняет, запутывает, душит и убивает рыбу, птиц и других животных, которые непреднамеренно проглатывают его. Пластмассы также распадаются на микрочастицы, которые могут попасть в наш организм и повредить клетки или вызвать воспалительные и иммунные реакции.

К сожалению, переработка использованного пластика обходится дороже, чем производство нового пластика из нефти.

Лаборатория Абдул-Азиза использует другой подход к переработке. Он посвящен возвращению вредных отходов, таких как пластик и отходы растительной биомассы, обратно в экономику путем их вторичной переработки в ценные товары.

«Я чувствую, что у нас более агностический подход к переработке пластика, когда вы можете добавить его (с биомассой) и использовать уголь для улучшения почвы», — сказала она. «Вот что мы думаем».