Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET), ως σημαντικός θερμοπλαστικός πολυεστέρας, έχει ετήσια παγκόσμια παραγωγή που υπερβαίνει τα 70 εκατομμύρια τόνους και χρησιμοποιείται ευρέως σε καθημερινές συσκευασίες τροφίμων, υφάσματα και άλλους τομείς. Ωστόσο, πίσω από αυτόν τον τεράστιο όγκο παραγωγής, περίπου το 80% των αποβλήτων PET απορρίπτεται αδιακρίτως ή καταλήγει σε χώρους υγειονομικής ταφής, προκαλώντας σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση και οδηγώντας σε σπατάλη σημαντικών πόρων άνθρακα. Ο τρόπος επίτευξης της ανακύκλωσης των αποβλήτων PET έχει γίνει μια κρίσιμη πρόκληση που απαιτεί σημαντικές εξελίξεις για την παγκόσμια βιώσιμη ανάπτυξη.
Μεταξύ των υπαρχουσών τεχνολογιών ανακύκλωσης, η τεχνολογία φωτοαναμόρφωσης έχει προσελκύσει σημαντική προσοχή λόγω των οικολογικών και ήπιων χαρακτηριστικών της. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί καθαρή, μη ρυπογόνα ηλιακή ενέργεια ως κινητήρια δύναμη, παράγοντας ενεργά οξειδοαναγωγικά είδη in situ υπό θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος για να διευκολύνει τη μετατροπή και την αναβάθμιση των πλαστικών αποβλήτων με προστιθέμενη αξία. Ωστόσο, τα προϊόντα των τρεχουσών διεργασιών φωτοαναμόρφωσης περιορίζονται κυρίως σε απλές ενώσεις που περιέχουν οξυγόνο, όπως το μυρμηκικό οξύ και το γλυκολικό οξύ.
Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα από το Κέντρο Φωτοχημικής Μετατροπής και Σύνθεσης σε ένα ινστιτούτο στην Κίνα πρότεινε τη χρήση αποβλήτων PET και αμμωνίας ως πηγών άνθρακα και αζώτου, αντίστοιχα, για την παραγωγή φορμαμιδίου μέσω μιας φωτοκαταλυτικής αντίδρασης σύζευξης CN. Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές σχεδίασαν έναν φωτοκαταλύτη Pt1Au/TiO2. Σε αυτόν τον καταλύτη, οι μονοάτομες θέσεις Pt συλλαμβάνουν επιλεκτικά τα φωτοπαραγόμενα ηλεκτρόνια, ενώ τα νανοσωματίδια Au συλλαμβάνουν τις φωτοπαραγόμενες οπές, ενισχύοντας σημαντικά την απόδοση διαχωρισμού και μεταφοράς των φωτοπαραγόμενων ζευγών ηλεκτρονίων-οπών, ενισχύοντας έτσι τη φωτοκαταλυτική δραστηριότητα. Ο ρυθμός παραγωγής φορμαμιδίου έφτασε περίπου τα 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Πειράματα όπως η φασματοσκοπία υπερύθρου in-situ και ο παραμαγνητικός συντονισμός ηλεκτρονίων αποκάλυψαν μια οδό αντίδρασης που προκαλείται από ρίζες: οι φωτοπαραγόμενες οπές οξειδώνουν ταυτόχρονα την αιθυλενογλυκόλη και την αμμωνία, παράγοντας ενδιάμεσα αλδεΰδης και αμινο ρίζες (·NH₂), οι οποίες υφίστανται σύζευξη CN για να σχηματίσουν τελικά φορμαμίδιο. Αυτή η εργασία όχι μόνο πρωτοπορεί σε μια νέα οδό για τη μετατροπή πλαστικών αποβλήτων υψηλής αξίας, εμπλουτίζοντας το φάσμα των προϊόντων αναβάθμισης PET, αλλά παρέχει επίσης μια πιο πράσινη, πιο οικονομική και πολλά υποσχόμενη συνθετική στρατηγική για την παραγωγή σημαντικών ενώσεων που περιέχουν άζωτο, όπως φαρμακευτικά προϊόντα και φυτοφάρμακα.
Τα σχετικά ερευνητικά ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Angewandte Chemie International Edition με τον τίτλο «Φωτοκαταλυτική Σύνθεση Φορμαμιδίου από Πλαστικά Απόβλητα και Αμμωνία μέσω Κατασκευής Ομολόγου CN υπό Ήπιες Συνθήκες». Η έρευνα έλαβε χρηματοδότηση από έργα που υποστηρίζονται από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας, το Κοινό Εργαστηριακό Ταμείο για Νέα Υλικά μεταξύ της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ, μεταξύ άλλων πηγών.
Ώρα δημοσίευσης: 26 Σεπτεμβρίου 2025