Тепло и смешивание: новый метод переработки сложных полиэфирных пластиков

Смешанные отходы полиэфиров, включая обрезки нетканых материалов из автомобильной промышленности и текстиля для спортивной одежды. Автор: Фабрис Эсно, ESPCI Paris

Полиэфирные пластики, широко используемые в синтетических тканях и пластиковых компонентах бытовой техники, традиционно считаются сложными для переработки. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences», французские учёные представили инновационный метод разложения полиэфирных отходов на повторно используемые компоненты. Ключевыми элементами технологии стали нагрев и использование остаточных катализаторов, встроенных в пластик во время производства, что исключает необходимость трудоёмкой сортировки.

Обычно перед переработкой рекомендуется сортировать пластиковые отходы. Например, ПЭТ (полиэтилентерефталат), применяемый в бутылках, текстиле и упаковке, легче перерабатывать после разделения. Однако с такими полиэфирами, как PTT (политриметилентерефталат) и PBT (полибутилентерефталат), а также с ПЭТ-волокнами ситуация сложнее. Эти материалы часто содержат смесь различных мономеров и добавок (красители, пластификаторы), что затрудняет их сортировку. Кроме того, их жёсткая кристаллическая структура мешает ферментам разрушать полимерные цепи.

Учёные предложили новый подход: смешивание разных типов полиэфирных отходов в контролируемых пропорциях с последующим нагревом до 270°C. Остаточные катализаторы (например, оксид сурьмы) запускают реакцию переэтерификации, превращая отходы в реакционноспособные сополимеры с неупорядоченной структурой.

Процесс переэтерификации и ферментативного разложения полимеров. Автор: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2505611122

Для отходов с высоким содержанием быстро кристаллизующихся полимеров (например, PBT) исследователи добавили эпоксидный сшивающий агент, замедляющий кристаллизацию. Полученный материал после охлаждения измельчали и обрабатывали ферментами, аналогичными тем, что используются для переработки ПЭТ-бутылок. В результате удалось получить высококачественные мономеры для производства новых полиэфирных изделий.

Интересно, что смешивание ПЭТ-нетканых отходов с PBT повысило эффективность ферментативного разложения с 20% (для ПЭТ) и 1% (для PBT) до 90% в смеси. Это доказывает, что смешивание, а не сортировка, может стать более эффективным методом переработки сложных полиэфирных отходов.

Исследование провела команда под руководством Эрнана Гарате. Подробнее с результатами можно ознакомиться в статье: DOI: 10.1073/pnas.2505611122.

Интересный факт: Ежегодно в мире производится около 60 миллионов тонн полиэфирных волокон, большая часть которых в настоящее время не перерабатывается из-за технологических сложностей. Новый метод может значительно сократить объёмы таких отходов.