35media.ru

Одноразовые вещи станут экологичными

В России разработан первый химический реактор для непрерывного изготовления компонентов биоразлагаемого пластика. Его внедрение позволит в пять раз ускорить их создание, сообщают «Известия».

Создание современных полимеров позволяет создавать упаковку и посуду, способную в течение года разлагаться под действием бактерий. Также это помогает производить высококачественные медицинские изделия, которые полностью совместимы с организмом человека. Такие пластики можно получить путем химической обработки более простых соединений — мономеров.

Однако этот технологический процесс до сих пор остается слишком долгим и затратным, что не позволяет снизить себестоимость экологичной продукции и запустить ее масштабное производство. Исправить ситуацию может изобретение томских ученых, которым удалось значительно упростить технологию, создав первый химический реактор для непрерывного производства мономеров.

В качестве сырья для производства таких компонентов в устройстве используется молочная кислота, которая предварительно нагревается в специальном теплообменнике и смешивается с азотом, выступающим в качестве защитного газа-протектора. Далее эта парогазовая смесь попадает в камеру реактора, в которой создается искусственный вакуум и поддерживается температура около 200°C. В данных условиях кислоту пропускают через гетерогенный катализатор, представленный в виде мелкодисперсного порошка, находящегося во взвешенном состоянии.

фото narod-metod.ru

Результат этого процесса — превращение исходного сырья в мономеры лактид или гликолид (вещества, которые образуются при химической обработке молочной и гликолевой кислот и могут использоваться для дальнейшего производства полимеров). Эти мономеры в дальнейшем могут служить основой для создания готовых биоразлагаемых пластиков.

«Обычно для синтеза мономеров используется многоэтапная технология, при которой из раствора молочной кислоты вначале создается промежуточный продукт — преполимер, который в дальнейшем разлагается на компоненты, содержащие искомые вещества, — рассказал младший научный сотрудник исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета Алексей Зиновьев. — У нас же получилось сделать одностадийную технологию увеличенной производительности, которая позволяет создавать мономеры в пять раз быстрее, чем при использовании других методов».

Другой важной особенностью предлагаемого процесса изготовления мономеров ученые считают его непрерывность.

«В отличие от оборудования для многостадийных способов производства новый реактор не требует остановок для загрузки и выгрузки компонентов, — подчеркнул Алексей Зиновьев. — Исходное сырье проходит через него непрерывным потоком, и остановка реактора требуется только для замены катализатора. Она будет необходима не чаще одного раза в неделю при условии непрерывной работы установки».

Также внедрение новой технологии будет особенно интересно в связи с возможным в перспективе запретом на использование одноразовой пластиковой посуды и упаковки, который способен простимулировать увеличение объемов изготовления новых полимеров.

В НИТУ «МИСиС» подтвердили актуальность новой разработки для медицинской сферы.

«Рынок биорезорбируемых (совместимых с организмом человека. — «Известия») материалов для создания имплантатов входит в стадию активного развития, однако в России до сих пор не существует их масштабного производства, которое могло бы покрыть все потребности индустрии, — пояснил научный сотрудник НИТУ «МИСиС» Федор Сенатов. — Предложенная одностадийная технология потенциально способна решить проблему».

По словам эксперта, в России сейчас ведется множество исследований, связанных с разработкой имплантатов для челюстно-лицевой хирургии (в том числе их создают с помощью 3D-печати), а вырабатываемый из мономеров полилактид как раз относится к печатаемым медицинским пластикам, которые необходимы для их производства.

В настоящее время в Томске уже создан лабораторный прототип устройства с загрузкой 15 г/ч, испытания которого планируется завершить в сентябре этого года. В дальнейшем разработчики собираются начать масштабирование технологии, доведя возможности оборудования до промышленных объемов в сотни тонн мономеров в год — ожидается, что это произойдет в 2022 году.