Ученые превратили один из самых сложных для переработки пластиков в высокоэффективное моторное масло

Аспирант Коннор Томпсон рассматривает образец моторного масла, созданного из переработанных пластиковых отходов в лаборатории Грега Лю. В левой руке он держит игрушечных пластиковых лягушек, похожих на тех, что использовались в процессе. Фото: Люк Хейс для Virginia Tech

Химик и инженер-химик из Вирджинского политехнического института Голян «Грег» Лю и его исследовательская группа разработали метод превращения поливинилхлорида (ПВХ) в полиальфаолефин — важный компонент, используемый в смазочных материалах, включая моторное масло.

Работа, опубликованная 5 августа в журнале Nature, может предложить способ одновременного решения двух экологических проблем: сложности переработки ПВХ и необходимости более устойчивого производства ценных промышленных смазочных материалов.

ПВХ особенно трудно перерабатывать, поскольку он содержит хлор и может включать широкий спектр добавок в зависимости от способа производства. Эти сложности означают, что большие объемы ПВХ в конечном итоге оказываются на свалках.

Между тем спрос на смазочные материалы, такие как моторное масло, продолжает расти, а их производство сопряжено со значительными экологическими издержками. Превращение выброшенного ПВХ в полезный компонент смазочных материалов могло бы сократить количество пластиковых отходов и создать ценный новый продукт.

Превращение отходов ПВХ в смазочный материал

Смазочные материалы редко привлекают к себе внимание, но они необходимы для современной техники. Моторное масло используется в оборудовании, начиная от газонокосилок и легковых автомобилей и заканчивая реактивными двигателями, поэтому промышленность зависит от стабильных поставок материалов для производства смазок.

Лаборатория Лю разработала процесс, который может дать отходам ПВХ еще одно применение и помочь решить растущую проблему пластикового загрязнения.

Метод начинается с ПВХ, аналогичного материалу, используемому в бытовой сантехнике, оконных конструкциях и даже кредитных картах. Исследователи помещают ПВХ в растворитель, затем добавляют хлорид алюминия и альфа-олефины. Смесь нагревают до 70 градусов Цельсия в течение трех часов. После этого исследователи извлекают из растворителя относительно густое масло, которое функционирует как смазочный материал.

«Во-первых, мы доказали, что использовать пластиковые отходы для производства высокоэффективных смазочных материалов возможно. Во-вторых, эти смазочные материалы экологичны и могут удовлетворить растущие потребности рынка в устойчивом развитии», — сказал Лю.

На основе более ранних исследований по апсайклингу пластика

Проект вырос из предыдущей работы команды, опубликованной в журналах Science и Nature Sustainability. В этих исследованиях ученые разработали подходы к преобразованию других видов пластиковых отходов в поверхностно-активные вещества, используемые в таких продуктах, как мыло и моющие средства.

После того как эти усилия увенчались успехом, Лю и его коллеги решили выяснить, можно ли также преобразовать ПВХ во что-то полезное.

«Мы хотим помочь улучшить переработку и апсайклинг ПВХ», — сказал Лю.

Лю собрал команду аспирантов для реализации проекта. Эрик Мунянеза Нувайо, докторант на последнем году обучения, был выбран руководителем работы. Коннор С. Томпсон, аспирант химического факультета, изначально работал над другим исследовательским проектом. Когда Лю предложил переключиться на эту новую задачу, Томпсон согласился. В команду также вошла Эбби Чивиелло, аспирантка первого года обучения, которая быстро внесла важный вклад в исследование.

«Я часто называл их тремя мушкетерами», — сказал Лю.

Липкий результат привел к новой идее

Сначала исследователи экспериментировали с химическими способами преобразования молекул ПВХ в другие материалы.

«Идея была проста. ПВХ, как одна из наиболее активированных форм полиэтилена, должен легко превращаться в другие молекулы путем замены атомов хлора на другие группы», — сказал Лю.

Однако первые результаты были не особенно полезными. Материалы оставались мягкими, несколько липкими и не обеспечивали желаемого уровня производительности.

«Однажды я осознал: если этот полимер такой липкий и мягкий, почему бы не продолжать разбивать полимерные цепи на более мелкие сегменты?» — сказал Лю.

Это изменение направления оказалось важным. По мере того как команда продолжала расщеплять ПВХ, создавая новые молекулы и оценивая полученный материал, Лю начал понимать, что они создали нечто потенциально более ценное, чем обычный продукт переработки.

Тестирование созданного материала

Чтобы определить, на что способно новое масло, Лю обратился к исследователям с дополнительным опытом. Образцы были отправлены Али Эрдемиру из Техасского университета A&M, где исследователи протестировали конечные материалы. Лю также сотрудничал с Уильямом Годдардом из Калтеха по химическим вычислениям. Коллега из Вирджинского политехнического института Си Чэнь провел экономический и производственный анализ, разработав модели для возможного производства масла в гораздо более крупных масштабах.

Теперь исследователи хотят сделать процесс производства смазочных материалов более устойчивым, а также сделать конечный продукт более доступным.

«Смазочные материалы — это тихие герои. Мы часто не замечаем их существования, но они тихо работают. Мы хотим производить масло в больших масштабах, чтобы охватить больше людей в мире», — сказал Лю.

Источники:

Материалы предоставлены Вирджинским политехническим институтом.

Эрик Мунянеза Нувайо, Коннор Томпсон, Эбби Чивиелло, Адриан ДиМарко, Цзинтао Чжан, Сынджу Ли, Гугён Сон, Тридап Дас, Юэ Чжан, Кларк Ву, Шелби Кошак, Джон Б. Мэтсон, Али Эрдемир, Уильям А. Годдард, Си Чэнь, Голян Лю. Апсайклинг поливинилхлорида в полиальфаолефиновые смазочные материалы. Nature, 2026; 656 (8127): 376 DOI: 10.1038/s41586-026-10867-z