塑料化学回收方案将能解决塑料污染!

世界淹没在塑料中。在过去制造的超过87亿公吨的塑料中,约有60%不再使用,而是主要堆放在垃圾填埋场或释放到环境中。这相当于地球上76亿人口中的每人400公斤以上的塑料废物。原因之一是我们目前的系统中许多塑料不可回收。甚至那些可回收利用的垃圾最终仍会被填埋。

塑料化学回收

塑料不能无限回收,至少不能使用传统技术。大多数人在进入地球,海洋或焚化炉之前只能获得一种新的生命。但有不同形式的希望回收被称为化学回收。传统的物理或机械回收利用通常将塑料粉碎成较小的零件,然后将它们混合并模制在一起,制成低等级的塑料产品。

另一方面,化学循环利用会将塑料分解到分子水平,从而提供可用于制造其他材料的“平台分子”。这个想法还为时过早,但从原则上讲,它可以带来各种各样的机会。

回收塑料的解决方案

塑料是被称为聚合物的材料的广泛分类,它由主要由碳和氢组成的小的“单体”构件分子制成。化学回收塑料所面临的挑战包括找到正确的技术,以分解并重新构成各种最终产品,同时最大程度地减少浪费。

所有这些都需要以生产,经济,大规模和碳中和的方式完成。最终的解决方案所造成的危害要小于它要解决的问题。组成塑料的单体可以具有多种形状和尺寸:有些是直线,有些是支链的,有些则带有环。它们结合在一起的方式决定了塑料的材料特性,包括分解它们的难易程度,熔化温度等。

塑料分解

用最简单的术语来说,打破化学键完全是能量问题。塑料在很大程度上是非常稳定的材料,因此它们通常需要大量能量才能分解,通常以热的形式分解为热解。

您可以使用正确的催化剂来更精确地控制分解,这种催化剂会从聚合物链中的特定位置引发化学反应。催化剂的一个例子是称为酶的生物分子类型。它们发生在活生物体中,在人体消化等过程中起着至关重要的作用。

多达50种已知的“质体”微生物可以消化塑料,因为它们包含有助于分解塑料的酶。但是使用这些自然过程可能会带来挑战,因为您必须保持生物体的生命,因此它们需要非常特殊的条件,例如温度和pH值,并且通常需要很长时间才能完成该过程。

但是,随着更多的研究,它们将来可能会在商业上使用。其他催化剂可以很快地起作用。例如,我和我的同事已经证明。可以使用铁纳米粒子在短时间内将黑色塑料(​​最难回收的一种)转变为碳纳米管。然后,我们能够使用这种新材料来构建电气组件,例如数据电缆,以将信息传输到扬声器系统以播放音乐。

新技术

在这个不断发展的领域中,全球正在努力开发新技术。研究表明,您可以将旧的食用油(一种天然聚合物)化学回收为可生物降解的树脂,以用于3-D打印机。其他废料,例如食物,橡胶和塑料,可用于快速生产石墨烯(碳的单原子厚度形式)。

科学家还开发了一种重复利用生物塑料的方法,而不是让它们缓慢地生物降解并释放二氧化碳。化学回收可以补充机械回收,特别是对于物理回收中有问题的材料,例如薄膜和微塑料。它们由于尺寸和强度小而被困在研磨机中,导致整个系统卡住,减慢速度甚至完全停止并需要清洁。

研磨机不能在薄膜上工作,更不用说小数百倍的微塑性材料了。这些技术中的许多已在实验室中得到证明,现在有多家公司在商业级别上进行了这项工作。这些过程需要时间,专业知识和金钱。但是,在我们停止使用塑料之前,由于使用了塑料的化学循环利用,这才成为发展循环碳经济的不断增长的投资机会。

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