Незаметный и незаменимый: топ-3 открытий 2023 года, невозможных без этиленгликоля
Список изобретений и технологий, ставших реальностью при участии этиленгликолей, пополнился новинками в первой половине этого года. Бесцветная жидкость без запаха по-прежнему помогает привносить в мир прогресс и комфорт.
Этиленгликоли используют как важные компоненты конечных продуктов. У этиленгликолевых жидкостей две главные области применения: выпуск полиэтилентерефталата (ПЭТ) – материала, из которого производят пластиковые бутылки и другую упаковку, а также создание антифризов для автомобилей. Физические свойства гликолей также делают их востребованными в качестве хладоносителей в промышленных системах охлаждения, теплоносителей в автономных системах отопления, а также абсорбентов влаги из природного газа перед его транспортировкой по трубам.
Этиленгликоль регулярно упоминают на сайтах и в печатных изданиях в материалах, освещающих инновации. Характеристики гликолей помогают улучшать свойства материалов и создавать прорывные технологии даже в очень далеких от химпрома сферах. В этой статье расскажем об открытиях 2023 года, которые были бы невозможны без этиленгликоля.
Помогает ловить аммиак
Весной СМИ сообщили, что российские ученые получили новые сверхэффективные абсорбенты для улавливания аммиака из газового потока.
Аммиак используют в производстве азотных удобрений и органических соединений, соды и даже взрывчатых веществ. Получение аммиака из смеси водорода и азота происходит при высокой температуре и требует большого количества энергии, поэтому он является дорогим химическим сырьем.
Новые абсорбенты способны не только поглощать молекулы аммиака, но и впоследствии высвобождать их с минимальными затратами энергии. Важно, что они подходят для многократного использования. Основа абсорбирующих материалов – этиленгликоль и аммонийная соль. В последней есть ионы хлора и молекулы, состоящие из азота и присоединенных к нему органических «хвостов». Взаимодействие этиленгликоля с вариациями аммонийных солей создает эффект, при котором в смеси образуются многочисленные микропустоты, куда и попадают молекулы аммиака. Из таких «ловушек» они не могут самостоятельно выбраться.
По данным исследователей, килограмм абсорбента поглощает более 70 грамм аммиака. Внедрение и масштабирование применения нового вещества позволит предотвращать утечки аммиака на химических предприятиях, а также снизит себестоимость продуктов питания, выращенных с использованием азотных удобрений на основе аммиака (карбонад, сульфат и сульфид аммония, хлористый аммоний, аммофос и диаммофос).
Делает роботов мягкими
В начале года инженеры из университета Карнеги – Меллона (США) сообщили, что им удалось соединить полимеры с жидким металлом и разработать новый органогелевый композит – электропроводящий, гибкий и способный к саморегенерации материал. В его основе желеобразный поливиниловый спирт и борат натрия, в смесь которых встроены нанохлопья серебра и вкрапления жидкого галлия. Новый материал дает ключ к созданию целого класса мягких гибких роботов.
Чтобы композит не высыхал и обеспечивал плавность движения роботов, он пропитан этиленгликолем. Ученые неоднократно испытали материал в деле. Они создали робота-улитку с мягким телом из органогелевого композита, оснащенного батарейкой и электродвигателем, и на видео показали, что композит способен самовосстанавливаться: когда проводящий материал разрезали, скорость ползущего робота упала наполовину, но как только концы слиплись обратно, робоулитка набрала скорость до 2/3 от изначальных показателей.
Команда инженеров использовала полоски композита для запитки двигателя игрушечной машины, а затем протестировала материал в качестве электродов для получения показаний электромиографии. Тесты показали, что вещество способно проводить электрический ток, а также растягиваться в пределах деформации 400%.
Согласно научной задаче ученых из университета Карнеги – Меллона, роботы из мягких и упруго деформируемых материалов должны быть сконструированы так, чтобы протискиваться в ограниченном пространстве, выдерживать сильные удары, быстро изменять форму и самовосстанавливаться, а также обладать другими свойствами, которых нельзя достичь с помощью жестких роботов.
Мягкие роботы небольшого размера уже в недалеком будущем могут использоваться в качестве биоэлектродов на теле человека или обследовать труднодоступные места в инженерных коммуникациях. Исследователи планируют в будущем объединить направление «мягкого» роботостроения с разработками по созданию искусственной нервной ткани и мышц.
Создает упаковку будущего
В мае две компании из США – биотехнологическая LanzaTech и производитель упаковки Plastipak Packaging – объявили об успешном производстве нового ПЭТ-материала PPKNatura. Согласно их заявлениям, это первый в мире ПЭТ, созданный из улавливаемых выбросов углерода. Новый материал подходит для упаковки пищевых продуктов, средств личной гигиены и фармацевтических препаратов, а также для других областей производства, не связанных с упаковкой.
Любой ПЭТ получают из терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля (МЭГ, наиболее распространенный этиленгликоль). В PPKNatura именно МЭГ происходит из переработанных углеродных выбросов. В прошлом году LanzaTech сообщала, что совместно с инженерами Danone разработала технологию конвертации углерода в МЭГ. Основа технологии – специальные инженерные бактерии, которые перерабатывают СО2 в МЭГ посредством ферментации. Разработчики подчеркивают, что этиленгликоль из углеродных выбросов не отличается по свойствам от традиционного, который в основном создают из продуктов нефтегазопереработки. Мы посвятили этому открытию отдельную статью, где рассказали про технологию и перспективы масштабирования альтернативного и экологичного способа получения МЭГ.
LanzaTech продвигает свою технологию, делая акцент на том, что PPKNatura снижает выбросы парниковых газов, кроме того, упаковка, изготовленная из этого материала, может быть полностью переработана в конце срока службы, сохраняя углерод в круговом цикле переработки.
«Коммерческая технология LanzaTech разработана так, чтобы позволить нашим партнерам в различных отраслях промышленности снизить выбросы углекислого газа и общее воздействие на окружающую среду, – подчеркивает Дженнифер Холмгрен, главный исполнительный директор LanzaTech. –
Наше партнерство с Plastipak имеет решающее значение для демонстрации того, что возможно сегодня. Сейчас мы производим упаковку пищевого и фармацевтического качества и находимся на пути к созданию более устойчивого будущего для всех».
У LanzaTech есть собственные установки для улавливания углеродных газов на металлургических производствах в Китае. Продвижение технологии удачно совпадает с развитием практики CCS (от англ. carbon capture and storage technology – захват углерода и его хранение). У CCS огромный потенциал использования на промышленных предприятиях во всем мире в свете все более жестких экологических нормативов правительств.
Разработки LanzaTech в сфере экологичных материалов востребованы глобальными компаниями. В портфеле LanzaTech сотрудничество с L’Oréal, Lululemon (производитель спортивной одежды) и Zara. Последняя создала коллекцию одежды, изготовленную из выбросов углерода.
