На встрече Американского химического общества представлен проект по созданию полностью разлагаемого синтетического каучука для шинной индустрии
Отработанные покрышки уже много десятилетий входят в «черный список» экологов. Они накапливаются на свалках, становятся причиной гигантских высокотоксичных пожаров, являются отличным «домом» для вредных насекомых и т.д. Ученые постоянно ищут новые способы избавиться от этой напасти, в том числе за счет новых типов синтетического каучука, который бы быстро распадался на химические строительные блоки для повторного использования в производстве шин и другой продукции.
«Основная идея в том, чтобы взять побочный продукт нефтехимической промышленности и превратить его пригодные к повторному использованию химические материалы в том числе для шинной отрасли, - заявил участник проекта по созданию нового типа каучука из университета TAMU-Qatar Роберт Туба (Robert Tuba). - Это будет выгодно как в социальном, так и в экологическом плане».
По данным американской Ассоциации производителей РТИ (RMA) в 2013 году количество отработанных шин в США составило 270 миллионов штук - почти по одной шине на каждого взрослого жителя страны. Тысячи из них оказались на свалке, а поскольку они не подвержены разложению в природе, потенциально они могут остаться там навечно. Большое количество отработанных шин используется для получения топлива - измельченные покрышки смешиваются с углем и другими материалами, чтобы питать энергией цементные, бумагоделательные и другие заводы. При этом экологи считают, что подобная практика приводит к выбросу в воздух вредных веществ.
Разработкой новых материалов для шинной отрасли специалисты TAMU-Qatar под руководством Хассана Баззи (Hassan Bazzi) занимаются с 2012 года. Начали они с материала под названием циклопентен. Циклопентен и его прекурсор циклопентадиен - это основные компоненты отходов, в большом количестве остающихся после нефтехимпереработки. Вместе со своими коллегами из Технологического института Калифорнии ученые TAMU-Qatar проводят эксперименты, чтобы создать катализатор, который может связать молекулы циклопентена для получения полипентенамеров, которые по свойствам схожи с натуральным каучуком.
В данный момент в качестве базового материала при получении синтетического каучука используется бутадиен, но его стоимость в последние годы существенно выросла, что открыло двери для альтернативных вариантов, одним из которых и стал циклопентен. Расчеты показали, что есть возможность обеспечить полимеризацию и разложение циклопентена при относительно низких энергетическких и финансовых затратах.
«Мы провели теоретические исследования, чтобы оценить возможности синтеза и повторного использования материалов на основе полипентенамеров при помощи метатезисной полимеризации с раскрытием цикла, - отметил Антизар Хлил (Antisar Hlil), также работающий над проектом. - После этого мы провели ряд экспериментов, и они доказали, что наша концепция работает».
При помощи рутения, катализатора на основе переходного металла, исследователи полимеризуют циклопентен при 0 градусов по Цельсию и разлагают полученный материал при 40-50 градусах. Для промышленности это низкие температуры, не требующие большого количества энергии. Кроме этого, в лаборатории ученые смогли получить обратно 100% начального материала.
Сейчас проводится работа над анализом смесей синтетического каучука с другими компонентами шин, в том числе с металлами и наполнителями. Исследователи также оценивают, смогут ли шинные производители использовать их технологии в массовом производстве.
«Если полученные нами данные будут многообещающими - а на наш взгляд, это уже так, то наш партнер в отрасли продолжит реализацию этого проекта и выведет новые материалы на рынок», - отметил г-н Туба.
Финансирование проекта осуществляется Катарским фондом образования, науки и общественного развития и Катарским национальным исследовательским фондом.