Учёные нашли простой способ переработки тефлона и превращения его в полезное сырьё

Учёные из Ньюкаслского университета и Университета Бирмингема сообщили о создании технологически простой и экологически безопасной методики, которая позволяет разрушать тефлон и превращать его в сырьё для дальнейшего использования. Материал, известный своей исключительной стойкостью к нагреву и агрессивным средам, до сих пор считался практически нерецируемым. Новое исследование показывает, что переработка возможна при комнатной температуре, без токсичных растворителей и сложного оборудования.

Команда использовала всего два компонента — металлический натрий и механическое движение. В ходе экспериментов фрагменты отработанного PTFE помещали в закрытый стальной контейнер-мельницу и подвергали измельчению совместно с натрием. Такая механическая активация — подход, известный как механохимия — приводит к разрыву прочных углеродно-фторных связей и превращению тефлона в натрий фторид. Полученное соединение, как подчёркивают авторы, является стабильной солью, широко применяемой в быту и промышленности: от зубных паст до систем фторирования питьевой воды.

Руководитель исследования, лектор по химии в Ньюкаслском университете доктор Роли Армстронг, напомнил, что ежегодно в мире производят сотни тысяч тонн тефлона. Материал используется в смазках, прокладках, лабораторных инструментах, антипригарных покрытиях и десятках других областей, и из-за своей химической стойкости практически весь отработанный PTFE отправляется на свалки.

— Наш процесс позволяет извлечь фтор и направить его в производство новых материалов, — отметил учёный.

По его словам, речь идёт не только о переработке отходов, но и о создании замкнутой цепи обращения фтора.

Ключевая сложность утилизации PTFE связана с тем, что при сжигании он образует стойкие загрязнители из группы PFAS. Эти соединения практически не разрушаются в природных условиях и накапливаются в экосистемах. Поэтому любые варианты безопасного разложения столь устойчивого пластика имеют серьёзное экологическое значение.

В Бирмингеме обращают внимание на ещё один аспект — производство фтора традиционными методами. Ассоциированный профессор доктор Эрли Лу напомнил, что значительная часть современных лекарств и высокотехнологичных материалов содержит фтор. При этом его промышленное получение связано с энергоёмкими и экологически опасными процессами.

— Наш метод показывает, что фтор можно возвращать в оборот прямо из бытовых и промышленных отходов — это превращает проблему утилизации в возможность, — отметил исследователь.

Для подтверждения чистоты реакции и точного определения продуктов команда использовала методы твёрдофазной ЯМР-спектроскопии. Доктор Доминик Кубицки, руководитель соответствующей лаборатории в Бирмингемском университете, сообщил, что анализ позволил увидеть состав смеси на атомарном уровне и подтвердить образование чистого натрий фторида без побочных соединений. Учёный подчёркивает, что сочетание материаловедения и современных спектроскопических методов ускоряет разработку устойчивых химических технологий.

Исследователи также показали, что полученный натрий фторид можно сразу применять для синтеза других фторсодержащих веществ — в том числе востребованных в фармацевтике и диагностике. Таким образом, переработка PTFE превращается не только в метод утилизации, но и в источник нового сырья.

Авторы считают, что предложенная механохимическая схема может стать основой будущей циркулярной модели обращения фтора: вместо добычи и энергозатратной переработки природных минералов фтор будет возвращаться в цикл из промышленных и бытовых отходов. По словам исследователей, подход прост, быстр и не требует дорогих реагентов, что делает его потенциально масштабируемым.

Работа опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society и, как отмечают учёные, демонстрирует растущее значение механохимии в зелёной химии. Новый метод показывает, что даже один из самых долговечных видов пластика можно безопасно превратить в полезные химические компоненты, открывая путь к более устойчивому обращению с фторсодержащими материалами.