Рециклирането на тефлон: Мисия възможна

Ново изследване разкрива прост и екологично чист начин за разграждане на тефлон – един от най-устойчивите пластмаси днес – и превръщането му в ценни химически съставки, пише онлайн изданието ScienceDaily.

Учени от Университета в Нюкасъл и Университета в Бирмингам са създали чист, енергоспестяващ процес за рециклиране на тефлон (PTFE), широко известен с приложението си в незалепващи съдове и продукти, които трябва да издържат на високи температури и агресивни химикали.

Екипът установил, че изхвърленият тефлон може да бъде "разглобен" и използван повторно само с употребата на натрий и чрез механично движение тип разклащане – при стайна температура и без токсични разтворители.

Проучването им, публикувано в "Journal of the American Chemical Society" (JACS), описва нискоенергиен и безотпаден алтернативен метод на стандартните техники за извличане на флуор.

Д-р Роли Армстронг, преподавател по химия в Университета в Нюкасъл и водещ автор, казва:
„Откритият от нас процес разрушава силните въглеродно-флуорни връзки в тефлона, превръщайки го в натриев флуорид, който се използва в пасти за зъби и се добавя към питейната вода.

Годишно се произвеждат стотици хиляди тонове тефлон – той се използва навсякъде, от смазки до покрития на съдове, а в момента има много малко начини да се отървем от него. Когато тези продукти достигнат края на живота си, те обикновено попадат на сметищата – но този процес ни позволява да извлечем флуора и да го превърнем в полезни нови материали.“

Доц. д-р Ерли Лу от Университета в Бирмингам добавя:
„Флуорът е жизненоважен елемент в съвременния живот – той се среща в около една трета от всички нови лекарства и в много високотехнологични материали. А традиционно флуорът се добива чрез енергоемки и силно замърсяващи минни и химически процеси. Нашият метод показва, че можем да го възстановим от ежедневни отпадъци и да го използваме директно – превръщайки проблема с изхвърлянето в ресурсна възможност.“

Политетрафлуороетиленът (PTFE), известен като тефлон, се цени заради устойчивостта си на топлина и химикали, което го прави ключов материал в кухненски съдове, електроника и лабораторни инструменти. Но тези качества го правят и изключително труден за рециклиране.

Когато PTFE се изгаря или инсенерира, той отделя устойчиви замърсители, известни като „вечни химикали“ (PFAS), които остават в екосистемите десетилетия. Затова традиционните методи за изхвърляне носят сериозни рискове за околната среда и здравето.

За да решат този проблем, учените използвали механохимия – устойчив подход, при който механична сила задвижва химични реакции вместо висока температура.

В запечатан стоманен контейнер, наречен „топкова мелница“, малки парчета натрий се смилат заедно с тефлон. Това смилане предизвиква реакция при стайна температура, разрушавайки въглеродно-флуорните връзки в тефлона и произвеждайки безвреден въглерод и натриев флуорид – стабилна сол, широко използвана в пасти за зъби.

Екипът доказал, че полученият натриев флуорид може да се използва веднага, без допълнително пречистване, за синтез на ценни съединения с флуор, използвани във фармацевтиката, диагностиката и специалните химикали.

Доц. д-р Доминик Кубицки, ръководител на екипа по твърдотелна ЯМР спектроскопия в Бирмингам, обяснява:
„Използвахме усъвършенствана твърдотелна ЯМР спектроскопия – една от нашите специалности – за да погледнем вътре в реакционната смес на атомно ниво. Това ни позволи да докажем, че процесът произвежда чист натриев флуорид без странични продукти. Това е перфектен пример как най-съвременната характеристика на материалите може да ускори напредъка към устойчивост.“

Откритието сочи към кръгова система, в която флуорът може да се възстановява от индустриални отпадъци, вместо да се губи при изхвърляне. Такава схема може значително да намали екологичния отпечатък на флуорсъдържащите химикали, които играят ключова роля в медицината, електрониката и системите за възобновяема енергия, допълват от ScienceDaily.

„Нашият подход е прост, бърз и използва евтини материали“, казва д-р Лу. „Надяваме се да вдъхнови допълнителни изследвания за повторна употреба на други видове флуорирани отпадъци и да направи производството на жизненоважни съединения с флуор по-устойчиво.“