Превращая мусор в сокровище: ученые превращают пластиковые отходы в ценные углеродные материалы

Пресс-релиз 27 октября 2025 г.

Рецензируемая публикация

Редакция Biochar, Шэньянский сельскохозяйственный университет

Источник: https://www.eurekalert.org/news-releases/1103533

Новое исследование предлагает революционное решение одной из самых актуальных экологических проблем мира: загрязнение пластмассовыми отходами. Исследователи обнаружили способ преобразования отходов пластмасс в ценные углеродные материалы, которые могут очищать окружающую среду и питать энергетические устройства нового поколения.

В исследовании, опубликованном в журнале Sustainable Carbon Materials, рассматриваются новейшие технологии, позволяющие преобразовывать отходы пластика в функциональные углеродные материалы, в том числе углеродные нанотрубки, графен, пористый углерод и углеродные квантовые точки. Эти высокоэффективные материалы перспективны для использования в экологической реабилитации, батареях и суперконденсаторах.

Ежегодно в мире производится более 390 миллионов тонн пластика, значительная часть которого попадает на свалки или в природную среду. Традиционные методы утилизации, такие как захоронение, механическая переработка и сжигание, являются неэффективными и часто приводят к вторичному загрязнению. В отличие от них, преобразование пластика в углеродные материалы не только сокращает количество отходов, но и позволяет создавать продукты с высокой экономической и технологической ценностью.

«Наша цель — превратить пластиковые отходы из экологической проблемы в устойчивый ресурс», — сказал соавтор статьи д-р Гайсю Ян из Гуанчжоуского института преобразования энергии Китайской академии наук. «Используя передовые технологии карбонизации, мы можем извлекать углерод из пластика и повторно использовать его для энергетических и экологических целей».

В обзоре обобщены как традиционные, так и новые методы преобразования, такие как каталитический пиролиз, одностадийный синтез и мгновенный джоулев нагрев. Последний метод позволяет преобразовывать пластиковые отходы в высококачественный графен всего за миллисекунды, используя менее 0,1 киловатт-часа энергии на килограмм материала. Другие процессы позволяют формировать углеродные нанотрубки и пористый углерод с исключительными структурными свойствами.

Помимо химических свойств, исследователи подчеркивают реальные преимущества. Углеродные материалы, полученные из отходов, могут улавливать парниковые газы, такие как CO₂, удалять тяжелые металлы и антибиотики из сточных вод, а также служить эффективными электродами в литий-ионных батареях и суперконденсаторах. В одном из примеров пористый углерод, полученный из пластиковых отходов, достиг емкости хранения энергии, близкой к теоретическому пределу селеновых батарей, при этом сохраняя отличную стабильность циклов.

Команда также обсуждает ключевые проблемы, включая оптимизацию конструкции катализатора, улучшение селективности продукта и увеличение масштабов производства. Они подчеркивают необходимость комплексных подходов, сочетающих материаловедение, катализ и экологическую инженерию.

«Это многообещающий путь к циркулярной углеродной экономике», — сказал соавтор статьи профессор Ян Чен из Южно-Китайского технологического университета. «Преобразование пластиковых отходов в функциональные углеродные материалы может помочь замкнуть круг между контролем загрязнения и возобновляемой энергией».

В то время как пластиковые отходы продолжают накапливаться во всем мире, это исследование дает надежду: благодаря научным инновациям те же материалы, которые загрязняют нашу планету, однажды могут помочь создать более чистое и устойчивое будущее.

Ссылка на журнал: Yuan J, Yang G, Zhou X, Huang J, Chen Y. 2025. Функциональные углеродные материалы из отходов пластмасс: синтез и применение. Устойчивые углеродные материалы 1: e002  https://www.maxapress.com/article/doi/10.48130/scm-0025-0005 

===

О журнале «Устойчивые углеродные материалы»:

«Устойчивые углеродные материалы» — это междисциплинарная платформа для обмена информацией о достижениях в области фундаментальных и прикладных исследований углеродных материалов. Журнал призван служить инновационной, эффективной и профессиональной платформой для исследователей в области углеродных материалов по всему миру, чтобы они могли делиться своими открытиями в этой быстро развивающейся области науки. Это рецензируемый журнал с открытым доступом, в котором публикуются обзорные статьи, оригинальные исследования, приглашенные обзоры, экспресс-отчеты, перспективные статьи, комментарии и корреспонденции.