如何将普通塑料变成高价值分子

发布日期：2020-10-27 浏览次数：30

　　大多数塑料回收会生产低价值的材料。

　　如果您认为那些脆弱的次性塑料食品杂货袋构成了我们大多数塑料废物问题，请再考虑下。每年扔掉的塑料量可以重建明朝的中国长城-长约3700英里。

　　在将塑料用于商业用途的六十年中，已经生产了超过83亿公吨。塑料重量轻，用途广泛，价格便宜并且几乎坚不可摧（只要它们不会太热）。这些特性使它们在包括无菌食品包装，节能运输，纺织品和医疗防护装备在内的广泛应用中为有用。但是它们的坚不可摧的性质是有代价的。他们中的大多数人在环境中（在数百年的数量）分解非常缓慢，从而在范围内造成了塑料垃圾的流行。其对人类和生态系统健康的影响尚不完全清楚，但可能具有重大意义。

　　我是位化学，在设计塑料制造工艺方面经验丰富，并且对使用塑料作为能源和材料的巨大未开发资源感兴趣。我想知道我们是否可以将塑料垃圾变成更有价值的东西，以使其远离垃圾填埋场和自然环境。

　　种使用塑料废料的新方法

　　塑料是通过以几乎无限多种方式将大量基于碳的小分子串在起而制成聚合物链而制成的。

　　要重复使用这些聚合物，回收设施原则上可以将它们熔化并重塑形状，但塑料的性能往往会下降。尽管可以将它们用于制造低价值的材料，例如塑料木材，但所得的材料几乎永远都不适合其原始用途。结果是有效回收率非常低。

　　种新方法涉及将长链再次分解为小分子。挑战在于如何以精确的方式做到这点。

　　由于制造链条的过程会释放大量能量，因此扭转它需要重新添加大量能量。通常，这意味着将材料加热到高温–但是加热塑料会使材料转动陷入混乱。它还浪费大量能源，意味着更多的温室气体排放。

　　我在加州大学圣塔芭芭拉分校的团队与伊利诺伊大学厄本那-香槟分校和康奈尔分校的同事合作，发现了种将聚乙烯转变成有用的较小分子的干净方法。

　　聚乙烯是上有用和常用的塑料类型之。它也是塑料废物的大贡献者之。它代表着每年生产的近4亿吨塑料的三分之，其用途从无菌食品和医疗包装，防水膜和涂料，电缆和电线缘，建筑材料和水管到耐磨髋关节和膝盖的替换物，甚至是防弹背心。

　　新流程如何运作

　　我们开发的工艺不需要高温，而是取决于少量的催化剂，该催化剂含有从聚合物链中除去少量氢的金属。然后，催化剂使用此氢切割将碳链固定在起的键，从而制得较小的碎片。

　　关键是尽快形成氢，以使链切割为制造更多的氢提供能量。每条链重复多次此过程，将固体聚合物变成液体。

　　当分子达到定大小时，斩波自然会减慢，因此很容易防止分子变得太小。我们能够在有价值的液体转化为有用气体之前对其进行回收。