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塑料回收“新紀元”提煉燃料只需一小時

2021-08-26 08:56
海外星云 2021年7期
關鍵詞:研究成果礦泉水瓶催化劑

人類對塑料的感情向來愛恨交錯,我們每年制造約60億噸塑料垃圾,這些難以降解的污染物堆積在我們的森林草原河道中,日復一日加重著地球代謝的負擔。

必須承認,塑料是一項偉大的發(fā)明,它的設計初衷就是能夠穩(wěn)定地存在(沒人想要隨時會破的塑料袋和隨時開裂的礦泉水瓶),并且成功了,但恰恰因為它穩(wěn)定,前赴后繼的環(huán)境科學家為此操碎了心。

塑料的回收再利用, 一直是人類科技發(fā)展道路上的難題,難點在于回收方式上無法兼顧經濟環(huán)保與效率?,F代的塑料垃圾處理手段,通常是利用高溫將其分解,再轉化為燃料或其他塑料制品。

而之所以這種處理方式難以推行,是因為這么做消耗的能量并不比最后收獲的燃料帶來的能量多,簡單來說轉化率低,能效還大,毫無商業(yè)價值。塑料熱分解,需要提供300攝氏度以上的反應溫度,有時為了加快進程,甚至要達到400攝氏度。

我們可以輕易地從原油中提煉出塑料袋和礦泉水瓶,但想要逆轉這一過程,將空水瓶和破塑料袋再變成原油,卻是復雜而低效的。因此,大部分塑料垃圾最終的歸宿,仍舊是垃圾填埋場。

最近, 垃圾回收再利用技術有了新突破!

美國特拉華大學的狄奧尼西奧斯G.弗拉喬斯教授,帶領他的團隊在Science Advances雜志發(fā)表了一篇文章,詳細描述了一種使用沸石和鉑作為雙催化劑的“反向煉油”方法,通過兩種催化劑的接力作用,能夠達到反應完成所需的目標條件。

通過調整催化劑配比,能夠收獲不同種類的混合物,從柴油到汽油到噴漆燃料,應有盡有。同時,研究描述到,反應所需的溫度并不高,幾乎沒有固體副產物,逆轉化效率達到了85%。

華盛頓州立大學的研究人員有了新的研究成果,他們以聚乙烯作為研究對象,這種塑料是生活中最常見的塑料種類。研究者使用金屬釕作為催化劑,配合己烷溶劑,將聚乙烯分解成了能夠用于制作噴氣燃料的化學成分。

該反應的轉化效率甚至達到90%,更令人振奮的是,這個反應的需求時間大約只有一小時。

華盛頓州立大學副教授也是該研究組通訊作者的林鴻飛表示,想要達到這項反應的速度,傳統(tǒng)熱分解過程需要提供400攝氏度的反應溫度,而他們的研究成果將所需熱量降低了一半——只需要200攝氏度~220攝氏度。

以往很多相似的研究成果,能夠達到類似的轉化效率,但需求時間往往在24小時甚至往上。

高效低溫,這是新方法帶來的最大的商業(yè)價值。不僅如此,研究人員補充,由于機制的通用性,其他類型的塑料很可能能夠套用這套反應方法。

然而要實現真正的商業(yè)化,林教授的團隊仍舊有一些問題需要克服。

目前,塑料垃圾處理的另一大痛點,是回收垃圾的分類。受限于不同種類垃圾對于處理方式的不同要求,必須在進入不同回收站前,由人員進行手工分類,這項工作復雜又昂貴。

林教授透露,接下來他們的研究方向,就是尋找一種催化過程,從分子水平上直接分解混合塑料垃圾中的混合物,避免進一步的物理分離,以從根本上減少垃圾分類回收的巨大成本。

“將廢塑料轉化為燃料可以顯著減少垃圾填埋場中累積的固體廢物,”林鴻飛在接受采訪時說道,“如果廢塑料管理不善,最終會流入海洋,慢慢分解成無數的微塑料顆粒,攜帶污染物進入食物鏈?!?/p>

飲水思源,環(huán)境科學是人類需要關注的永恒議題,健康積極的科學研究,則永遠為生命發(fā)展服務。

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