Ежегодно в мире образуется свыше 1,2 миллиарда использованных автомобильных шин, создавая огромные полигоны отходов, которые практически не разлагаются в природе из-за сложного состава резины. Традиционные методы утилизации, такие как измельчение в крошку или сжигание для получения энергии, не решают проблему кардинально. Прорывной подход предложили исследователи из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Российского квантового центра и их китайские коллеги. Они разработали технологию, позволяющую преобразовывать отработавшие шины в два высокоценных продукта: чистый газообразный водород и однослойные углеродные нанотрубки.
В основе инновационного метода лежит процесс термического разложения резины с использованием специального пористого катализатора на основе кобальта и оксида магния. При оптимальных температурах отработанный каучук расщепляется на углеводороды, которые затем в присутствии катализатора служат сырьем для синтеза углеродных нанотрубок и выделения водорода.
Ключевым достижением ученых стало получение однослойных нанотрубок с узким распределением по хиральности, то есть с преобладанием трубок с одинаковой геометрией. Этот параметр критически важен для их практического применения, так как определяет, будут ли нанотрубки обладать свойствами металла или полупроводника. Как пояснил заведующий лабораторией МФТИ Александр Чернов, такие нанотрубки можно использовать для создания прозрачных проводящих покрытий или транзисторов для электроники нового поколения.
Ученым удалось добиться контроля над свойствами синтезируемых наноматериалов, а также доказать универсальность своей технологии. Они успешно переработали шины разных типов и производителей, что показывает промышленный потенциал метода. Это первый в мире успешный пример преобразования разнородного каучука из старых покрышек в высококачественные однослойные углеродные нанотрубки.
Ранее ученые презентовали технологию полной переработки старых шин.
