Самым популярным пластиком в мире остается полиэтилен: ежегодно человечество производит 100 млн тонн продукции из него – игрушки, бутылки, пакеты, – и сравнимое количество отправляет в отходы. Больше половины пластикового мусора на планете – полиэтилен, который, как известно, практически не разлагается. Однако весь этот мусор можно использовать заново: технология, предложенная командой американских и китайских ученых, позволяет превращать любые виды полиэтилена в жидкое топливо и другие полезные в промышленности соединения.
Как можно понять уже из его названия, полиэтилен – это полимер этилена (этена), простейшего углеводорода с двойной связью C=C. При полимеризации эти связи разрываются и отдельные мономеры сшиваются одинарными связями C-C. Готовый полимер может иметь цепочки разной длины, ветвления и по-разному ориентированные друг относительно друга. Ковалентные связи между мономерами обеспечивают прочность цепочек, и именно они оказываются проблемой, задерживающей деградацию полиэтилена.
Чтобы разрушить их, ученые решили попробовать пару катализаторов, которые применяются для синтеза дизельного топлива из более коротких углеводородов. Их добавляют к смеси таких молекул: первый катализатор активирует углеводороды, отнимая по водороду у соседних атомов углерода и заставляя их соединяться двойной связью. Второй катализатор атакует эту связь, разрывая ее и заставляя остатки молекул реагировать друг с другом.
Это удалось проделать и с полиэтиленом, добавив оба катализатора и короткие углеводородные молекулы-«затравки». Первый катализатор атаковал полиэтилен, вызывая появление «слабого звена» – двойной связи, по которой затем и шло разделение цепочек полимера. Реакция повторялась снова и снова, пока ученые не получили короткоцепочечные углеводороды, которые можно использовать и в качестве топлива, и как сырье для нового химического синтеза.
