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科学家研发全新可回收塑料 可破坏其分子键并重新利用

来源:cnBeta.COM   更新时间:2019-05-08 09:22:39    

  塑料是有用的和无处不在的 - 但这并不总是一个很好的组合。绝大多数塑料垃圾都不能回收利用,这意味着它最终会被填埋或被倒入海洋。为了帮助解决这个问题,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的研究人员现在设计了一种新型塑料,在回收利用之前,这种塑料显然可以直接还原到其分子成分。

  据联合国统计,每年全球生产约3亿吨塑料废物。因此,这种垃圾已经进入海洋最深处,进入食物链,甚至可能在地球的地质记录上留下不可磨灭的印记。

  随着对这个问题的认识不断增加,我们看到禁止使用一次性塑料,大型海洋清理项目启航,以及回收塑料垃圾的创造性用途,例如将它们变成各种各样的东西,如自行车道、鞋子、艺术装置和柴油等。

  然而即使有所有这些选项,大部分塑料垃圾最终都会被填埋或焚烧,这主要是因为塑料是一种难以回收的材料。问题是不同类型的塑料通常都是被一起回收的。这意味着它们都被捣碎成一种具有一些相对不可预测的特性的新物质。

  因此,伯克利实验室团队专注于其使用后的用途,而不是根据其使用寿命设计塑料。这种名为聚(二酮乙酰胺)或PDK的新产品可以减少回其组成分子部分,然后根据需要重新“组装”。

  “大多数塑料从未被制成回收,”该研究的第一作者Peter Christensen说道。“但我们已经发现了一种组装塑料的新方法,从分子角度考虑回收利用。”

  最基本的塑料构件是称为单体的分子,它们紧密地结合在一起形成聚合物并与其他化学添加剂混合。通常这些粘合剂很难破裂,但PDK塑料中的单体设计更容易分开,以后可以重建成新的东西。

  “使用PDKs,传统塑料的不变分子键被可逆性分子键所取代,从而可以更有效地回收塑料,”该研究的首席研究员Brett Helms说。

  为此,可以将一块旧的PDK塑料浸入酸中。这降低了这些键并将材料还原成其原始单体,并将它们与其他化学添加剂分离。然后这些单体可以重新用于新的塑料产品中。

  该团队测试了材料的各种混合物,然后证明整个循环可以按预期工作。PDK塑料在酸中被有效分解,然后将所得单体重建成新塑料。旧产品的颜色和其他属性不会影响新产品。该团队表示,通过添加新化学品,塑料也可以“升级”成更高质量的产品。

  酸不是破坏其分子键的唯一方法。其他可回收塑料显然可以使用热或其他化学催化剂恢复到其单体状态。PDK和其他可回收塑料的最终目标是使塑料行业更“循环”,而不是通向海洋的线性。但当然,这需要一些非常大的基础设施变更,包括新的回收计划和专门设施。

  Helms说道:“我们正处于一个关键时刻,我们需要考虑现代化回收设施所需的基础设施,以便进行未来的废物分类和处理。如果这些设施的设计目的是回收利用PDK及相关塑料,那么我们就能更有效地将塑料从垃圾填埋场和海洋中转移出来。开始考虑如何设计材料和回收设施使塑料循环利用是一个激动人心的时刻。”

  该研究发表在《自然化学》杂志上。

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