Российские учёные сделали значительный шаг вперед, создав нестандартный биоразлагаемый полимер. В Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова уверены, что это достижение может стать основой для производства материалов будущего.
Исследование проведено сотрудниками кафедр высокомолекулярных соединений и органической химии химического факультета МГУ совместно с коллегами из Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН.
Уровень углекислого газа стал рекордным
На протяжении последних десятилетий концентрация углекислого газа в атмосфере постоянно растёт. А он является одним из парниковых газов, приводящих к глобальным изменениям климата. Аномальные ливни и снегопады, экстремальные засухи, ураганы и похолодания посреди лета — всё это оттуда, всё имеет причиной рост концентрации углекислого газа.
Кстати, два года назад учёные обнаружили, что уровень углекислого газа в атмосфере Земли достиг рекордного за всю историю наблюдений значения — 421 часть на миллион частей воздуха. Казалось бы, это мизерная величина (всего-то чуть более 0,04%), но даже при столь малой концентрации этот газ влияет на климат всей планеты, вызывая парниковый эффект и разогревая нижние слои атмосферы.
Поэтому сокращение доли углекислоты в воздухе — одна из важнейших экологических задач. Решить её можно, если использовать этот газ как дешёвое сырье для производства новых полезных материалов. Например, полимеров, которые со временем сами собой разлагаются на безопасные для природы низкомолекулярные соединения. Их так и называют — биоразлагаемые полимеры.
Перспективная замена полиэтилену
Превращая углекислый газ в биоразлагаемые полимеры, можно создавать широкий спектр веществ, которые найдут применение в разных областях — от медицины до упаковочных материалов. Из этих соединений своими уникальными свойствами выделяется пластик с труднопроизносимым названием — полипропиленкарбонат (пластик PPC). Его рассматривают в качестве перспективной замены полиэтилену в упаковочной сфере. В отличие от полиэтилена, это соединение легко разлагается на низкомолекулярные вещества в естественной среде.
Пластик PPC считается одним из лучших экологически чистых материалов благодаря своей нетоксичности, лёгкости разложения и переработки, а также хорошей биосовместимости. Он уже широко применяется при производстве нетканых материалов. Например, в масках, салфетках, носовых платках.
Упаковочные материалы, сделанные из этого пластика, безопасны для здоровья потребителей. Из него же изготавливаются защитные плёнки, используемые в сельском хозяйстве.
Тем не менее процесс его синтеза из углекислого газа сопряжён с определёнными трудностями. Их и пытаются решать специалисты МГУ имени М. В. Ломоносова и Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН. Им предстоит найти оптимальные условия синтеза — правильный катализатор, нужные температуру и давление углекислого газа.
От бетона до водки
Учёные давно придумывают идеи, как уменьшить объём углекислого газа в атмосфере. Есть и необычные решения. Помимо пластика, предлагается получать из него биотопливо (есть почвенная бактерия, вырабатывающая из углекислоты метанол) и бетон (это улучшает свойства строительного материала: он становится более твёрдым, прочным и долговечным).
Всё чаще можно услышать об экзотических проектах по производству из воздуха продуктов питания и товаров массового потребления — например, кроссовок. В Нидерландах работают над созданием технологии, преобразующей углекислый газ в сахарный сироп. В США продают парфюм и санитайзеры, произведённые из атмосферного углекислого газа, и даже предлагают попробовать полученную таким же способом... водку. На изготовление одной бутылки уходит примерно 0,2 кубометров газа, но цена продукта, честно говоря, кусается: ёмкость 0,75 литра продают за 75 долларов.
В России тоже есть любопытные идеи. В 2023 году группа учёных опубликовала результаты своего исследования: они смогли получить из газообразных отходов сталелитейной промышленности важнейшее лекарственное средство — парацетамол.
Правда, речь идёт не об углекислом газе в чистом виде, а о так называемом конвертерном газе — побочном продукте металлургического производства. Как правило, его сжигают, превращая в ту самую углекислоту и выбрасывая её в атмосферу.
Оказалось, что конвертерный газ можно применять в фармацевтике. Используя доступные катализаторы и воду, учёные получили с его помощью жаропонижающее средство парацетамол, а также 14 других важных органических соединений, среди которых есть, например, противогрибковый препарат.
