Жаңа зерттеу тефлонды — ең төзімді пластиктердің бірі — қарапайым әрі экологиялық қауіпсіз жолмен ыдыратып, оны құнды химиялық ингредиенттерге айналдыру тәсілін ұсынды.

Тефлонды экологиялық қайта өңдеу: жаңалықтың мәні

Ньюкасл және Бирмингем университеттерінің ғалымдар тобы тефлонды (ПТФЭ) қайта өңдеудің таза әрі энергия үнемдейтін әдісін жасады. Бұл материал кеңінен табақша жабындарында және жоғары температура мен агрессивті химикаттарға төзімді бұйымдарда қолданылады. Зерттеушілер тасталған тефлонды тек металл натрий мен механикалық әсер (шайқау) арқылы, бөлме температурасында және улы еріткіштерсіз ыдыратып, қайта пайдалануға болатынын анықтады. Олардың Journal of the American Chemical Society (JACS) журналында жарияланған жұмысы фторды алудың дәстүрлі, көп энергия талап ететін және қалдық қалдыратын әдістеріне балама ұсынады.

Көміртек-фтор байланыстарын бұзып, пайдалы фторид алу

Жаңа процесс тефлондағы берік көміртек-фтор байланыстарын бұзып, оны натрий фторидіне айналдырады — бұл зат тіс пасталарында және ауыз суға қосымша ретінде қолданылады. Әлемде жыл сайын жүздеген мың тонна тефлон өндіріліп, майлауыштарда, табақша жабындарында және басқа да бұйымдарда пайдаланылады, бірақ оны қайта өңдеу жолдары өте аз. Әдетте мұндай бұйымдар қоқысқа тасталады, ал жаңа әдіс фторды бөліп алып, оны жаңа пайдалы материалдар жасауға қолдануға мүмкіндік береді.

Фтор — қазіргі өмірдің маңызды элементі: ол жаңа дәрі-дәрмектердің үштен бірінде және көптеген озық материалдарда кездеседі. Дәстүрлі түрде фторды энергияны көп қажет ететін және қоршаған ортаны ластайтын тау-кен және химиялық процестер арқылы алады. Жаңа тәсіл фторды тұрмыстық қалдықтардан бөліп алып, қайта пайдалануға болатынын дәлелдейді, осылайша қалдық мәселесін ресурс көзіне айналдырады.

Неліктен ПТФЭ-ні қайта өңдеу қиын

Политетрафторэтилен (ПТФЭ), яғни тефлон, ыстыққа және химикаттарға төзімділігі үшін бағаланады, бұл оны табақша, электроника және зертханалық құралдар үшін таптырмас етеді. Бірақ осы қасиеттері оны қайта өңдеуді қиындатады. ПТФЭ-ні жағу немесе жою кезінде «мәңгілік химикаттар» (PFAS) деп аталатын тұрақты ластағыштар бөлінеді, олар экожүйелерде ондаған жылдар сақталады. Сондықтан дәстүрлі жою әдістері экологиялық және санитарлық тұрғыдан қауіпті.

Механо-химия — таза әрі тиімді жол

Бұл мәселені шешу үшін зерттеушілер механо-химияны қолданды — мұнда химиялық реакциялар жылу емес, механикалық әсер арқылы жүреді. Герметикалық болат контейнерде (шарлы диірменде) металл натрийдің ұсақ бөлшектері тефлонмен бірге ұнтақталады. Бұл ұнтақтау бөлме температурасында реакцияны іске қосып, тефлондағы көміртек-фтор байланыстарын бұзып, зиянсыз көміртек пен натрий фторидін — тіс пасталарында кеңінен қолданылатын тұрақты тұзды түзеді.

Команда алынған натрий фторидін бірден басқа құнды фторлы қосылыстарды синтездеу үшін пайдалануға болатынын көрсетті, олар фармацевтикада, диагностикада және арнайы химикаттарда сұранысқа ие.

ЯМР-талдау арқылы реакция тазалығын растау

Озық қатты фазалық ЯМР-спектроскопиясының көмегімен ғалымдар реакциялық қоспаны атомдық деңгейде зерттеп, процестің жанама өнімсіз таза натрий фторидін беретінін дәлелдеді. Бұл — заманауи материалдарды талдау әдістері тұрақты даму саласындағы прогресті қалай жеделдететінінің мысалы.

Фтордың айналмалы экономикасы: болашағы

Бұл жаңалық фторды өнеркәсіптік қалдықтардан бөліп алып, жою кезінде жоғалтпайтын тұйық жүйе құру мүмкіндігін көрсетеді. Мұндай модель фторлы химикаттардың — медицинада, электроникада және жаңартылатын энергетикада маңызды рөл атқаратын заттардың — экологиялық ізін айтарлықтай азайта алады.

Жаңа тәсіл қарапайым, жылдам және арзан материалдарды пайдаланады. Зерттеушілер бұл басқа фторлы қалдықтарды да қайта пайдалануға ынталандырып, маңызды қосылыстар өндірісін тұрақты етуге көмектеседі деп үміттенеді. Жұмыс механо-химияның «жасыл» химиядағы өсіп келе жатқан рөлін де көрсетеді, мұнда механикалық қозғалыс жоғары температуралы немесе еріткіштік реакцияларды алмастырып, тұрақты инновацияларға жол ашады.

Бұл зерттеу материалдар химиясы мен заманауи спектроскопия әдістерін біріктіретін пәнаралық ғылым ең төзімді пластиктердің бірін пайдалы шикізатқа айналдыра алатынын көрсетеді. Бұл — фтор химиясының тұрақты дамуына бағытталған шағын, бірақ маңызды қадам.