Экологичный способ разложения полимеров нашли в Индии.

Индийские исследователи нашли экологически безопасную технологию, позволяющую разложить несколько разновидностей пластмасс — тефлон, полиэтилен, полипропилен. Три года назад исследователи из Индийского технологического института (ИИТ) Мадраса наблюдали медленное растворение серебра в растворе глюкозы при нагревании до 70 градусов Цельсия. Теперь команда продемонстрировала экологически безопасную стратегию разложения химически инертного и физически стабильного пластичного фторполимера — политетрафторэтилена (ПТФЭ, тефлон). Все, что требуется для разложения фторполимера на молекулы — это постоянное его перемешивание в воде, содержащей 1000 ppm глюкозы и ионы металлов, в течение примерно 15 дней при 70° С.
Используя тот же подход, команда во главе с профессором Прадипом из химического факультета ИИТ (Мадрас) также смогла разложить и полипропилен. Результаты были опубликованы в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering, сообщается в материале источника со ссылкой на индийскую The Hindu.
Исследователи использовали покрытую тефлоном магнитную мешалку для непрерывного перемешивания в течение нескольких дней воды, смешанной с глюкозой, в стеклянном стакане с золотой фольгой.
"Через несколько дней мы наблюдали что-то необычное. Мы нашли крошечные фрагменты с ярко-красным свечением, плавающими на поверхности", — рассказывает профессор Прадип.
В более ранних исследованиях они обнаружили, что золото также медленно коррозирует из-за глюкозы. Это явление наблюдалось при тестировании и других сахаров.
Первоначальное предположение о том, что ярко-красные люминесцентные частицы должны содержать золото, оказались верными. Соединения с золото-углеродными связями, показывающими красное свечение, хорошо известны. Но к удивлению ученых, кроме золота, они обнаружили, что крошечные частицы также содержат фторуглеродный полимер.
"Мы думали, что тефлоновые примеси выделяются из-за механического воздействия", — говорит он.
Поэтому команда проверила тефлон в различных формах — гранулах, лентах и пластинах. Они повторили эксперимент, используя тефлоновый стакан, и попробовали разные металлы, но каждый раз получали один и тот же результат. Единственное отличие заключалось в том, что частицы не проявляли ярко-красного свечения, когда вместо золота использовались медь, серебро или железо.
Стеклянный стакан (вид сверху), в котором медный порошок перемешивают с глюкозой в воде с покрытой тефлоном магнитной таблеткой, заставляет фрагменты полимера всплывать на поверхность.
"Затем мы получили представление о том, что полимер ПТФЭ может распадаться на молекулы в результате трибоэлектрической деградации. Электрический потенциал создается на границе раздела тефлона и воды, когда полимер постоянно перемешивается в воде", — объясняет профессор Прадип.
Глюкоза, добавленная в воду, сначала вымывает ионы с поверхности металла. Когда магнитная мешалка с покрытием из ПТФЭ непрерывно вращается, на мешалку генерируются трибоэлектрические заряды. ПТФЭ заряжается отрицательно. Отрицательный заряд на поверхности ПТФЭ притягивает ионы металлов, которые были вымыты. Взаимодействие между ионами металла и ПТФЭ приводит к образованию связей металл-полимер, что приводит к дестабилизации углерод-углеродных связей. В конечном итоге это приводит к разложению ПТФЭ на молекулы.
Такого разложения ПТФЭ не наблюдалось при отсутствии перемешивания, глюкозы или ионов металлов. Скорость деградации уменьшается при комнатной температуре.
"Количество трибоэлектрической деградации зависит от количества глюкозы, растворенной в воде. По мере увеличения количества глюкозы в воде выщелачивается больше ионов металла, что приводит к большему взаимодействию между ПТФЭ и ионами металла. Чем больше ионов металлов связывается с ПТФЭ, тем больше деградация ПТФЭ", — говорит Абхиджит Наг из ИИТ Мадрас и первый автор статьи.
"Данные масс-спектрометрии показывают наличие молекулярных фрагментов полимера ПТФЭ", — говорит профессор Прадип. "Видимые фрагменты, плавающие на поверхности воды, могут быть следствием скопления молекулярных фрагментов или фрагментации длинной цепи полимера.
Сейчас мы проверили наш способ на полиэтилене и полиэтилентерефталате (ПЭТ) и получили аналогичные результаты. Для одной и той же концентрации растворенной глюкозы реакция с ПЭТ идет медленнее, так как генерация трибоэлектрического заряда меньше по сравнению с ПТФЭ", — говорит Наг.
Согласно статье, подобный химический состав может привести к появлению микро- и нанопластиков в пище во время приготовления, поскольку многие современные кухонные принадлежности покрыты тефлоном.
"Трибоэлектрическое разложение ПТФЭ, полипропилена и других полимеров может происходить в природе в крупных водоемах, таких как океаны, где ионы металлов находятся в изобилии, а волны обеспечивают постоянное перемешивание", — говорит профессор Прадип. "Это должно быть одним из способов, с помощью которых создаются микропластики".