20月12日星期三

塑料污染:化学回收技术如何有助于解决它

谈话
2021年3月26日,22:42 GMT + 10

没有塑料,想象日常生活是不可能的。轻量级,耐用,便宜,这些材料胜过许多其他材料 不同的应用范围.

塑料带来了我们经常忽视的方式的积极变化。例如,电子设备中的塑料部件的开发,例如您使用的是您使用的那篇文章,意味着我们从未与我们周围的世界相连。

但是我们对塑料的热爱已经满足了环境成本。估计了这一点 83亿吨塑料 在1950年至2015年之间,超过75%的现在是浪费,垃圾填埋场或自然环境累积了79%。

对于规模,这不仅仅是 所有生物 在地球上,我们的海洋是 溺水塑料。因此,最近的研究努力侧重于解决这些持续的环境问题。其中一个是化学回收。

塑料的价值

为了克服塑料所产生的巨大环境问题,我们需要开始将塑料废物重估为资源。毕竟,塑料废物含有稳定化学键的形式的价值,因此至少我们应该尝试恢复该能量。事实上,这些债券的稳定性是为什么塑料在环境中徘徊了这么长时间。

除了燃烧的塑料以恢复这种能量,我们还可以回收塑料。世界目前依赖 机械回收,其中塑料分类,熔化和重新熔化以创造出较低级塑料制品。但这个过程有限。涉及的恶劣条件意味着每次塑料再循环,其性能性质受到负面影响。这限制了一块塑料可以再循环的次数。

为了确保塑料长期保持其价值,我们需要替代的回收策略。 化学回收 提供无限可回收性的潜力。但挑战在于以可持续和经济的方式在规模上实现它。传统方法通常是昂贵和能源或资源密集型,这有限于他们广泛的使用。

化学回收

塑料由称为聚合物的长链分子组成,该聚合物由称为单体的较小重复组成块组成。这些单体具有不同的形状和尺寸,它们之间的粘合决定了塑料的材料性质 - 例如熔化温度和韧性 - 影响其使用方式。

虽然机械回收涉及熔化,但化学回收依赖于化学转化,从而破坏单体之间的链接。化学回收使塑料下来打破 分子水平。这意味着 单体可以恢复 在所谓的闭环回收或塑料废物可以转换成其他 高价值的化学品 在开环回收中。对于许多类型的塑料,可以回收单体或其他有用的材料。

一些塑料如聚烯烃 - 聚乙烯塑料袋中的材料 - 没有弱的单体环节,使化学回收较难。在这种情况下,一个 叫热解的过程 使用了不同的燃烧过程,依赖于高反应温度通常产生燃料和蜡。

催化

催化剂用于周围使用 90%的工业化学过程。它们通过提供与替代路线的反应来使流程更加高效,就像谷歌地图优化旅程的方式一样。它们还可以让我们选择创造和减少浪费的产品。这种益处是确保化学回收的中心可以在工业规模上可持续和经济地进行化学回收。

在你的最后一顿饭期间孜孜不倦地工作的酶是天然存在的催化剂,其在中发挥着重要作用 消化。甚至可以的酶 分解塑料 have been reported.

但是,这些过程有限 通过他们的生产力 并要求 具体的过程条件 - 如适当的温度和pH - 保持酶活性。但是,鉴于现场推进的迅速,使用天然存在的催化剂在未来可能是商业上可行的。

我们开发了高效 金属催化剂 对于聚乳酸(PLA)的化学回收,由植物淀粉制成的塑料。这项工作用了廉价和丰富的金属 - 如锌或镁 - 靶向乳酸酯的化学品,这是一个 潜在的绿色替代品 到石油基溶剂。

阅读更多: 黑色塑料不能回收 - 但我们刚刚找到了一种使用可再生能源中的碳的方法

这一领域仍然存在于其初期,但我们预计在流动势头的情况下,尤其是过程优化的重要发展。事实上,这一事实上是该领域的一般努力,因为传统方法通常使用苛刻的化学品,并且可以是资源和能量密集。

除了PLA之外,还有潜力“上周期”其他塑料,如 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),它用于塑料瓶。最近的例子包括 高性能材料构建块抗生素和腐蚀抑制剂 from PET waste.

我们的 最近的工作 还调查了PET的化学回收,这些宠物被广泛使用了。 PET在塑料瓶和食品容器中使用更广泛,而PLA占据了更小的市场份额,主要用于3D印刷,生物医学设备和某些包装应用。

展望未来

鉴于社团多样化的塑料使用,一种解决方案 - 所有方法都是不可行的。现有和新的新兴塑料都需要多种和量身定制的回收策略。然而, 商业规模化学回收业务 are underway.

在未来,我们预计化学回收以补充其机械对应物,特别是难以回收诸如 薄膜。有一件事是某些,塑料在这里留下来。随着生产预期超过 2050年10亿吨,化学回收承诺是一个令人兴奋的观看空间。

作者:Matthew Jones - 沐浴大学,沐浴大学化学系教授| Jack Payne - 博士候选人,可持续和循环技术中心,沐浴大学 谈话

注册巴吞鲁日新闻网

每日时事通讯都充满了讨论的事情 喝酒。这是它在房子里!