46 Учёні з Великої Британії зробили прорив, який може змінити наше ставлення до одного з найстійкіших матеріалів на планеті — тефлону. Команди з Університету Ньюкасла та Бірмінгемського університету знайшли спосіб перетворити цей «вічний пластик» на безпечні й корисні речовини без спалювання, токсичних розчинників чи величезних енерговитрат. Усе, що потрібно, — металевий натрій і механічний рух.
Відкриття, опубліковане 22 жовтня в журналі Journal of the American Chemical Society (JACS), пропонує екологічно чисту технологію, яка може допомогти вирішити глобальну проблему з відходами фторвмісних матеріалів.
Кінець епохи «вічного» пластику
Тефлон, або політетрафторетилен (PTFE), — це матеріал, який знають усі. Його використовують у посуді з антипригарним покриттям, у промислових мастилах, електроніці, лабораторному обладнанні. Та його головна перевага — стійкість до тепла й хімікатів — одночасно є його найбільшою проблемою. Цей пластик практично неможливо утилізувати. Коли його спалюють, у повітря вивільняються токсичні сполуки — так звані «вічні хімікати» (PFAS), які накопичуються в довкіллі та не розкладаються десятиліттями.
«Щороку у світі виробляють сотні тисяч тонн тефлону, — пояснює доктор Ролі Армстронг з Університету Ньюкасла. — І більшість із нього зрештою опиняється на сміттєзвалищах. Ми знайшли спосіб не просто позбутися відходів, а витягти з них фтор — цінний елемент — і використати його повторно».
Як працює новий метод
Замість високих температур або агресивних реагентів учені використали механохімію — сучасний напрям «зеленої хімії», у якому реакції запускаються не теплом, а рухом. У герметичному сталевому контейнері, який називається кульовим млином, фрагменти металевого натрію подрібнюються разом із частинками тефлону. Від механічного тертя і тиску між атомами починається реакція, що розриває міцні зв’язки між вуглецем і фтором — одні з найстійкіших у природі.
Результатом стає утворення нешкідливого вуглецю та натрій фториду — сполуки, яку ми знаємо з повсякденного життя: її додають до зубної пасти та питної води.
«Ми довели, що отриманий натрій фторид настільки чистий, що його можна одразу використовувати для синтезу інших важливих речовин — наприклад, сполук для фармацевтики або медичної діагностики», — розповідає професор Ерлі Лу з Бірмінгемського університету.
Наука без відходів
Команда перевірила результати за допомогою передової технології твердотільного ядерного магнітного резонансу (NMR), що дозволяє бачити, як саме змінюється матеріал на атомному рівні. «Ми побачили, що реакція проходить повністю — без жодних побічних продуктів. Це чиста, контрольована хімія», — додає доктор Домінік Кубіцький, керівник лабораторії NMR у Бірмінгемі.
За словами дослідників, новий метод може стати основою для створення циркулярної фторної економіки — системи, у якій фтор не видобувають заново з мінералів, а відновлюють із промислових відходів. Це зменшить забруднення, скоротить енерговитрати та зробить виробництво фторвмісних матеріалів — від ліків до сонячних панелей — більш сталим.
Малий рух — велика зміна
«Наш підхід простий, швидкий і не потребує дорогого обладнання, — пояснює доктор Лу. — Ми сподіваємося, що він надихне на подальші дослідження й допоможе знайти спосіб переробляти інші фторовані відходи».
Це відкриття не просто показує, як зробити утилізацію тефлону безпечною. Воно демонструє, що навіть найстійкіші матеріали можна повернути в обіг, якщо поєднати науку, уяву й краплю механічної енергії.
«Ми перетворюємо одну з найпроблемніших пластмас у корисний ресурс, — підсумовує Кубіцький. — Це маленький, але важливий крок у напрямку сталого майбутнього хімії».
