Ученые превращают пластиковые отходы в ценную добавку к почве

В недавнем исследовании подробно описан метод преобразования пластиковых отходов в высокопористую форму древесного угля с большой площадью поверхности около 400 квадратных метров на грамм массы. Этот древесный уголь может улавливать углерод и улучшать удержание воды в почве и аэрацию сельскохозяйственных угодий, а также удобрять почву по мере ее естественного распада. Этот метод может стать эффективным способом решения проблемы пластиковых отходов и улучшения сельского хозяйства.

Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде подошли на шаг ближе к тому, чтобы найти применение сотням миллионов тонн пластиковых отходов, производимых каждый год, которые часто засоряют ручьи и реки и загрязняют наши океаны.

В недавнем исследовании Кандис Лесли Абдул-Азиз, доцент UCR по химической и экологической инженерии, и ее коллеги подробно описали метод преобразования пластиковых отходов в высокопористую форму древесного угля или полукокса с колоссальной площадью поверхности около 400 кв. метров на грамм массы.

Такой древесный уголь улавливает углерод и потенциально может быть добавлен в почву для улучшения удержания влаги в почве и аэрации сельскохозяйственных угодий. Он также может удобрять почву, поскольку она естественным образом разрушается. Абдул-Азиз, однако, предупредил, что необходимо проделать дополнительную работу, чтобы обосновать полезность такого полукокса в сельском хозяйстве.

Процесс превращения пластика в уголь был разработан инженерным колледжем Марлана и Розмари Борнс Калифорнийского университета в Риверсайде. Он включал смешивание одного из двух распространенных типов пластика с кукурузными отходами — оставшимися стеблями, листьями, шелухой и початками — все вместе известное как кукурузная солома. Затем смесь была приготовлена ​​с использованием сильно сжатой горячей воды, процесс, известный как гидротермальная карбонизация.

Высокопористый уголь был произведен с использованием полистирола , пластика, используемого для упаковки пенополистирола, и полиэтилентерефталата, или ПЭТ, материала, обычно используемого для изготовления бутылок для воды и газированных напитков, среди многих других продуктов.

Исследование последовало за более ранней успешной попыткой использовать только кукурузную солому для производства активированного угля, используемого для фильтрации загрязняющих веществ из питьевой воды. В более раннем исследовании древесный уголь, приготовленный только из кукурузной соломы, активированный гидроксидом калия, был способен поглотить 98% загрязняющего вещества ванилина из испытуемых проб воды.

В последующем исследовании Абдул-Азиз и ее коллеги хотели узнать, может ли активированный уголь, изготовленный из комбинации кукурузной соломы и пластика, быть эффективным средством для обработки воды. Если это так, пластиковые отходы могут быть перепрофилированы для очистки воды от загрязнения. Но активированный уголь, приготовленный из смеси, поглотил только около 45% ванилина в тестовых образцах воды, что делает его неэффективным для очистки воды, сказала она.

«Мы предполагаем, что на поверхности материалов может оставаться немного остаточного пластика, который препятствует абсорбции некоторых из этих молекул (ванилина) на поверхности», — сказала она.

Тем не менее, возможность производить высокопористый древесный уголь путем объединения отходов пластика и растительной биомассы является важным открытием, как подробно описано в статье «Синергетические и антагонистические эффекты совместного пиролиза пластика и кукурузной соломы для производства угля и активированного угля» . опубликовано в журнале ACS Omega. Ведущим автором является Марк Гейл, бывший докторант UCR, который сейчас преподает в колледже Харви Мадда. Студент бакалавриата UCR Питер Нгуен является соавтором, а Абдул-Азиз - автором-корреспондентом.

«Это может быть очень полезный биоуголь, потому что это материал с очень большой площадью поверхности», — сказал Абдул-Азиз. «Итак, если мы просто остановимся на полукоксе и не превратим его в активированный уголь, я думаю, что есть много полезных способов его использования».

Пластик — это, по сути, твердая форма нефти, которая накапливается в окружающей среде, где она загрязняет, запутывает, душит и убивает рыбу, птиц и других животных, которые непреднамеренно проглатывают его. Пластмассы также распадаются на микрочастицы, которые могут попасть в наш организм и повредить клетки или вызвать воспалительные и иммунные реакции.

К сожалению, переработка использованного пластика обходится дороже, чем производство нового пластика из нефти.

Лаборатория Абдул-Азиза использует другой подход к переработке. Он посвящен возвращению вредных отходов, таких как пластик и отходы растительной биомассы, обратно в экономику путем их вторичной переработки в ценные товары.

«Я чувствую, что у нас более агностический подход к переработке пластика, когда вы можете добавить его (с биомассой) и использовать уголь для улучшения почвы», — сказала она. «Вот что мы думаем».