2742
Команда під керівництвом хіміка Мартіна Острайха, згідно з дослідженням у журналі Nature, зуміла розібрати молекулярні ланцюги силікону до диметилдихлорсилану. Ця сполука слугує фундаментальним будівельним блоком для виробництва первинного матеріалу. Для окремих протестованих виробів вихід корисної сировини сягнув 99 відсотків.
Як працює нова технологія розщеплення матеріалу
Для отримання такого результату достатньо було нагріти матеріал до 80 градусів Цельсія. Навіть під час переробки змішаного силіконового сміття показник сягнув 86 відсотків.
Дотепер старі кухонні форми для випікання, медичні трубки, автомобільні ущільнювачі та чохли для смартфонів здебільшого відправляли на сміттєспалювальні заводи або сміттєві полігони.
Звичайні методи утилізації максимум подрібнювали сировину або перетворювали її на кільцеподібні молекули, що відчутно знижувало якість вторинного продукту. Новий підхід повертає чистий вихідний хімікат, з якого можна створювати силікони з абсолютно будь-якими потрібними властивостями.
Хімічна реакція, що долає надміцні зв’язки
Головна перевага силікону – довговічність та стійкість до спеки чи холоду – водночас була головним ворогом екології. Міцне зчеплення атомів кремнію та кисню практично не піддавалося руйнуванню без колосальних енерговитрат.
«Розірвати кремній-кисневі зв’язки надзвичайно складно. Саме тому силікон є настільки стабільним матеріалом», – прокоментував хімік Мартін Острайх з Берлінського технічного університету.
Щоб подолати цей бар’єр, науковці застосували спеціальні каталізатори – позитивно заряджені сполуки кремнію, відомі як іони силілію. Вони активують розпад ланцюгів у поєднанні з хлорною сполукою фосгеном. Атоми кисню в процесі реакції відокремлюються та виходять у формі вуглекислого газу, що запобігає небажаним побічним реакціям.
Енергетична вигода та виклики промислового масштабування
Традиційний метод виготовлення силікону стартує з видобутку чистого кремнію з кварцового піску за пекельних 2000 градусів Цельсія, після чого промисловість проходить низку складних хімічних етапів для синтезу диметилдихлорсилану. Повернення цього компонента напряму з відходів обіцяє суттєву оптимізацію витрат, хоча повний екологічний баланс дослідники ще формують.
Головною перешкодою для фабричного застосування залишається сам фосген, адже ця речовина надзвичайно токсична. У лабораторії вчені застосували безпечніший твердий трифосген, який виділяє потрібний газ лише під час реакції. Зараз фахівці шукають менш небезпечні альтернативи та допрацьовують технологію очищення кінцевої сировини від можливих залишків хлоровмісних часток.
Науковці вже подали заявку на патент. Цьому прориву передували приблизно 15 років фундаментальних досліджень іонів силілію, з яких останні 5 років група присвятила безпосередньо проблемі утилізації силіконових виробів.
«Наш успіх доводить, що фундаментальні дослідження з часом можуть принести користь у цілком конкретних сферах, про які раніше ніхто й не думав», – додав Мартін Острайх.
Тепер авторам методики належить підтвердити ефективність технології на промислових потужностях та оптимізувати протоколи безпеки.
Джерело: 24tv.ua
