Сера – важнейший химический элемент, который незаменим как в промышленности, так и для человеческого организма. Долгое время месторождения серы были главным источником этого элемента, но со временем основным источником серы стали нефте- и газоперерабатывающие заводы. Результатом таких изменений стал переизбыток серы.
В природной нефти и газе содержатся сернистые соединения. Оставлять серу в нефти или газе категорически нельзя. При сжигании топлива, которое сделано из неочищенной серы, выделяется большое количество ядовитого газа – оксида серы. Он очень вреден и способствует образованию кислотных дождей. Такая же ситуация и с природным газом. Кроме того, если переработать нефть и газ в нефтехимическое сырьё, то высокое содержание серы будет выводить из строя сложные каталитические системы химических заводов, поскольку сера – это яд, который отравляет катализаторы. От лишней серы избавляются на самых ранних этапах переработки. В результате очистки углеводородов от сернистых соединений образуются огромные объёмы серы.
Большая часть серы идёт на производство серной кислоты и минеральных удобрений, но всё равно лишней серы остаётся слишком много. Не первый год химики пытались решить проблему избытка серы. Больших успехов в этом удалось добиться группе исследователей из Ливерпульского университета.
В прошлом году была опубликована статья в Nature Communications с подробным описанием метода «обратной вулканизации» – синтеза необычного полимера на основе серы. При «обычной» вулканизации сера выступает в роли своеобразной молекулярной скрепки, создавая короткие «мостики» для длинных полимерных молекул, таким образом делая материал более прочным.
Однако уникальной особенностью серы является то, что она сама может образовывать относительно длинные цепочки. Отсюда появляется возможность использовать серу не как скрепки для полимеров, а как сам полимер. Но такие серные цепочки в чистом виде довольно недолговечны и быстро распадаются на фрагменты. Здесь применяется метод «обратной вулканизации», цель которого состоит в том, чтобы сшить небольшими молекулами длинные и хрупкие полимерные молекулы серы.
Таким образом, применяя метод обратной вулканизации можно превратить большие объёмы «бесполезной» серы во вполне полезный полимерный материал. Недавно исследователи из Ливерпульского университета и Университета Флиндерса выяснили, что подобные полимерные материалы можно ремонтировать после повреждений и даже перерабатывать во вторсырьё.
Дальнейшее развитие технологий в этом направлении решит проблему переизбытка серы и даст возможность создавать дешевые полимерные материалы.
Фото: alh1 / flickr.com
