Technológia rozkladá teflón pomocou čistého procesu, ktorý vyžaduje iba kovový sodík a mechanický pohyb.
Pri spracovaní sa narušia silné väzby medzi uhlíkom a fluórom, čím vznikne neškodný uhlík a fluorid sodný. Zdroj: iStock/LIgorko
Vedci vyvinuli jednoduchú a zároveň ekologickú metódu recyklácie jedného z najodolnejších plastov na svete na užitočné chemické zložky. Táto energeticky úsporná metóda, ktorú vyvinuli výskumníci z Univerzity v Newcastli a z Univerzity v Birminghame, rozkladá teflón, konkrétne polytetrafluóretylén alebo PTFE. Teflón, známy predovšetkým ako nepriľnavý povlak, je materiál cenený pre svoju výnimočnú chemickú a tepelnú stabilitu. Vysoká odolnosť tohto materiálu je dvojsečnou zbraňou, ktorá sťažuje recykláciu.
Nová práca ukazuje, že teflónový odpad je teraz možné rozložiť pomocou čistého procesu, ktorý vyžaduje iba kovový sodík a mechanický pohyb. Zaujímavosťou je, že tento jednoduchý proces prebieha pri izbovej teplote a nevyžaduje použitie toxických rozpúšťadiel.
„Každý rok sa na celom svete vyrobia stovky tisíc ton teflónu, ktorý sa používa vo všetkom od mazív po povrchové úpravy kuchynského riadu a v súčasnosti existuje len veľmi málo spôsobov, ako sa ho zbaviť,“ povedal doktor Roly Armstrong, docent chémie v Newcastli a zodpovedný autor štúdie. „Keď tieto výrobky doslúžia, v súčasnosti končia na skládkach. No nový proces nám umožňuje extrahovať fluór a recyklovať ho na užitočné nové materiály.
Namiesto vysokej teploty mechanická energia
Fluór sa používa približne v jednej tretine všetkých nových liekov a v mnohých pokrokových materiáloch. Tento dôležitý prvok sa však zvyčajne získava z energeticky náročnej a znečisťujúcej ťažby. Nová metóda recyklácie to mení tým, že ukazuje, že je možné získať a opätovne použiť fluór priamo z odpadu z teflónu.
Keď sa pri teflóne používajú tradičné metódy likvidácie, ako je spaľovanie, plast uvoľňuje chemikálie, ktoré zostávajú v životnom prostredí po desaťročia. Vplyvom týchto znečisťujúcich látok existujúce metódy likvidácie vyvolávajú obavy o životné prostredie a zdravie. V novej práci sa tím obrátil na mechanochémiu, ekologický chemický prístup, ktorý namiesto vysokej teploty využíva mechanickú energiu (napríklad obyčajné trasenie) na vyvolanie chemických reakcií.
Pomocou guľového mlyna, teda uzavretej oceľovej nádoby, sa sodík drví spolu s teflónom, čím sa spustí reakcia pri izbovej teplote. Táto reakcia naruší silné väzby medzi uhlíkom a fluórom, čím vznikne neškodný uhlík a fluorid sodný, teda stabilná soľ používaná aj v zubných pastách. Okrem toho sa získaný fluorid sodný môže použiť priamo, bez čistenia, na výrobu cenných molekúl obsahujúcich fluór vo farmaceutických výrobkoch a iných jemných chemikáliách.
Tím v Birminghame ďalej skúmal reakčnú zmes na atómovej úrovni pomocou svojej špecializovanej techniky: spektroskopie jadrovej magnetickej rezonancie (NMR) v pevnej fáze. „To nám umožnilo dokázať, že tento proces produkuje čistý fluorid sodný bez akýchkoľvek vedľajších produktov. Je to perfektný príklad toho, ako najmodernejšia charakterizácia materiálov môže urýchliť pokrok smerom k udržateľnosti,“ povedal Dominik Kubicki, doktor na Univerzite v Birminghame.
Tento objav ukazuje, že recyklácia teflónu by mohla vytvoriť cirkulárnu ekonomiku pre fluór. „Náš prístup je jednoduchý, rýchly a využíva lacné materiály,“ uviedol Erli Lu, odborník na syntetickú anorganickú, organokovovú a koordinačnú chémiu, ako aj na mechanochémiu na Univerzite v Birminghame. „Dúfame, že to inšpiruje ďalšiu prácu na opätovnom využití iných druhov fluórovaného odpadu a pomôže zvýšiť udržateľnosť výroby dôležitých zlúčenín obsahujúcich fluór,“ uzavrel Erli Lu. Tento prístup by mohol znížiť znečistenie minimalizovaním environmentálneho vplyvu fluórových chemikálií používaných v medicíne, elektronike a zelenej energii.
Zdroj: Interesting Engineering
(RR)
