Ученые превращают пластиковые отходы в ценную добавку для почвы

Калифорнийский университет - Риверсайд, 13 января 2023 г.

Недавнее исследование подробно описало метод преобразования пластиковых отходов в высокопористую форму древесного угля, имеющую большую площадь поверхности — около 400 квадратных метров на грамм массы. Этот древесный уголь обладает потенциалом улавливать углерод и улучшать удержание влаги в почве и аэрацию сельскохозяйственных угодий, а также удобрять почву по мере ее естественного разложения. Этот метод может стать эффективным способом решения проблемы пластиковых отходов и развития сельского хозяйства.

Метод Калифорнийского университета в Риверсайде позволяет получить полезный уголь из пластиковых и кукурузных отходов.

Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде продвинулись на шаг ближе к поиску применения сотням миллионов тонн пластиковых отходов, образующихся каждый год, которые часто приводят к засорению ручьев и рек и загрязнению наших океанов.

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

Такой 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 провести дополнительную работу, чтобы обосновать полезность такого гольца в сельском хозяйстве.

Процесс превращения пластика в уголь был разработан в Инженерном колледже Марлана и Розмари Борнс Калифорнийского университета в Риверсайде. Он заключался в смешивании одного из двух распространенных типов пластика с кукурузными отходами — остатками стеблей, листьев, шелухи и початков — под общим названием «кукурузная солома». Затем смесь готовили в сильно сжатой горячей воде — процесс, известный как гидротермальная карбонизация.

The highly porous char was produced using polystyrenePolystyrene was discovered by accident in 1839 by Eduard Simon, an apothecary from Berlin, Germany. As one of the most widely used plastics in the world, polystyrene is used for bottles, containers, packaging, disposable cutlery, packing peanuts, and more. It can be solid or foamed (Styrofoam is a brand name of closed-cell extruded polystyrene foam)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">полистирол, пластик, используемый для упаковки из пенополистирола, и полиэтилентерефталат, или ПЭТ, материал, обычно используемый для изготовления бутылок для воды и газированных напитков, а также многих других продуктов.

Пластиковые отходы в русле ручья в парке Фэрмаунт в Риверсайде, Калифорния. Фото: Дэвид Данельски/UCR

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, изготовленный из кукурузной соломы, активированный гидроксидом калия, смог поглотить 98% загрязняющего вещества ванилина из тестовых образцов 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 очистки воды. Если это так, пластиковые отходы можно было бы перепрофилировать для очистки воды от загрязнения. Но активированный уголь, приготовленный из смеси, поглотил только около 45% ванилина в пробах тестируемой воды, что делает его неэффективным для очистки воды, сказала она.

«Мы предполагаем, что на поверхности материалов все еще может оставаться некоторый остаток пластика, который препятствует поглощению некоторых из этих молекул (ванилина) на поверхности», — сказала она.

Процесс изготовления угля и активированного угля. 1 кредит

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