Команда Вирджинского политехнического института превращает отходы ПВХ в моторное масло

Репортаж от Wedoany，Химик и инженер-химик Вирджинского политехнического института (Virginia Tech) Гуолян Лю (Guoliang “Greg” Liu) и его команда разработали процесс, позволяющий превращать поливинилхлорид (ПВХ) в поли-α-олефины — основной компонент смазочных материалов, таких как моторное масло. Результаты исследования опубликованы в журнале «Nature» 5 августа 2026 года. Отходы ПВХ-труб, оконных рам и даже кредитных карт могут стать промышленным сырьём, а не отправляться на свалки.

ПВХ — один из самых распространённых пластиков. Из-за содержания хлора и различий в добавках, используемых разными производителями, его переработка затруднена, и значительная часть отходов оказывается на свалках. Индустрия смазочных материалов, в свою очередь, сталкивается с высокими производственными затратами и растущим спросом. От газонокосилок и легковых автомобилей до реактивных двигателей — все механизмы зависят от смазочных материалов, поэтому надёжные поставки компонентов имеют большое значение для многих отраслей. Превращение отходов ПВХ в компоненты смазочных материалов может одновременно снизить давление в обеих сферах.

Экспериментальный процесс выглядит следующим образом: материалы из ПВХ, полученные из бытовых водопроводных труб, оконных конструкций и кредитных карт, помещаются в растворитель, добавляются хлорид алюминия и α-олефины, смесь нагревается до 158 градусов по Фаренгейту и выдерживается в течение трёх часов; из растворителя извлекается относительно вязкое смазочное масло. Гуолян Лю отмечает, что это жизнеспособный путь производства высокоэффективных смазочных материалов из пластиковых отходов, а получаемый продукт является экологически чистым и способен удовлетворить новые требования рынка к устойчивости.

Отправной точкой проекта стали предыдущие работы команды Лю, опубликованные в журналах «Science» и «Nature Sustainability». В этих исследованиях команда превращала другие пластиковые отходы в поверхностно-активные вещества, используемые в таких продуктах, как мыло и моющие средства. После успеха этого подхода исследователи приступили к работе с ПВХ, стремясь повысить уровень его переработки и апсайклинга.

Гуолян Лю сформировал группу аспирантов для продвижения проекта. Эрик Мунянеза Нувайо (Eric Munyaneza Nuwayo), находившийся на последнем году обучения в докторантуре, возглавил исследование; аспирант-химик Коннор С. Томпсон (Connor S. Thompson) по совету научного руководителя переключился на этот проект; первокурсница аспирантуры Эбби Чивиелло (Abby Civiello) быстро стала ключевым сотрудником лаборатории. Лю называет их «тремя мушкетёрами».

На начальном этапе исследований команда пыталась преобразовать молекулы ПВХ в другие химические структуры путём замещения атомов хлора. По первоначальному замыслу Лю, ПВХ является одной из наиболее активированных форм полиэтилена, и замена атомов хлора другими группами должна была легко превратить его в новые молекулы. Однако ранние продукты не обладали практическими свойствами: полученный материал оставался мягким и слегка липким, его характеристики не соответствовали требованиям.

Тогда Лю осознал: раз полимер настолько вязкий и мягкий, почему бы не разрывать полимерные цепи на более мелкие фрагменты. Вместо того чтобы считать мягкость неудачей, он задумался, не даст ли дальнейшее сокращение полимерных цепей более полезный продукт. Эта идея изменила направление исследования.

По мере совершенствования процесса конверсии и оценки материалов Лю начал понимать, что продукт может представлять собой не просто новый путь переработки ПВХ, но и обладать коммерческой ценностью. Он отправил образцы масла на оценку команде Али Эрдемира (Ali Erdemir) из Техасского университета A&M (Texas A&M University), а также сотрудничал с Уильямом Годдардом (William Goddard) из Калифорнийского технологического института (Caltech) в области химических расчётов. Коллега Лю по Вирджинскому политехническому институту Си Чэнь (Xi Chen) исследовал экономические и производственные аспекты процесса, создав модель крупномасштабного производства смазочного масла. Лю отмечает, что следующая задача — повысить устойчивость и доступность смазочного материала. Он надеется, что это масло сможет производиться в больших масштабах и служить большему числу людей, называя смазочные материалы «тихими героями».

Исследовательская статья под названием «Upcycling of polyvinyl chloride into polyalphaolefin lubricants» опубликована в журнале «Nature». Авторы статьи: Eric Munyaneza Nuwayo, Connor Thompson, Abby Civiello, Adrian DiMarco, Jingtao Zhang, Seungjoo Lee, Gugyeong Sung, Tridip Das, Yue Zhang, Clark Vu, Shelby Koshak, John B. Matson, Ali Erdemir, William A. Goddard III, Xi Chen и Guoliang Liu.