塑料污染-化学物质的回收利用可以提供一个解决方案

时间:2020-04-23 17:49 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

塑料污染-化学物质的回收利用可以提供一个解决方案

世界正被塑料淹没。迄今为止,全球共生产了8700多万吨塑料,其中约有60%已不再使用,而是大部分被填埋或排放到环境中。这相当于地球上76亿人口中的每一个人都会产生400多公斤的塑料垃圾。

原因之一是,在我们目前的体系中,许多塑料是不可回收的。即使是那些可回收的垃圾最终也会被填埋。

塑料不能无限循环利用,至少不能使用传统技术。它们中的大多数在被扔进地球、海洋或焚化炉之前,只能获得一次新生。但是,还有另一种回收的希望,那就是化学回收。

传统的物理或机械回收通常将塑料磨成更小的部件,然后混合在一起成型,从而制造出更低等级的塑料产品。另一方面,化学回收将塑料分解到分子水平,形成可用的“平台分子”,然后可以用来制造其他材料。这一想法还处于初期阶段,但从原则上讲,它可能会带来一系列的机会。

塑料是一种被广泛称为聚合物的材料,它是由主要由碳和氢组成的小“单体”组成的。化学循环塑料的挑战在于找到正确的技术,将塑料分解并重新组合成各种最终产品,同时最大限度地减少浪费。

所有这些都需要以一种高效、经济、大规模、碳中和的方式来完成。最终的解决方案所造成的危害应该小于它试图解决的问题。

组成塑料的单体可以有各种形状和大小:有些是直线,有些是支链,有些是环。它们粘合在一起的方式决定了塑料的材料属性,包括它们分解的难易程度,它们的熔化温度等等。

塑料污染-化学物质的回收利用可以提供一个解决方案

用最简单的术语来说,打破化学键就是能量的问题。塑料在很大程度上是非常稳定的材料,所以它们通常需要大量的能量来分解它们,通常以热的形式来引起一个称为热解的过程。使用合适的催化剂,你可以更精确地控制分解,催化剂是一种能在聚合物链的特定位置引发化学反应的材料。

催化剂的一个例子是一种被称为酶的生物分子。它们存在于生物体中,在机体的消化等过程中起着至关重要的作用。有多达50种已知的“质体”微生物可以消化塑料,因为它们含有有助于分解塑料的酶。

但是使用这些自然过程是有挑战性的,因为你必须保持生物有机体的存活,所以它们需要非常特殊的条件,比如温度和pH值,它们通常需要很长的时间来完成这个过程。然而,随着更多的研究,它们可能在未来被用于商业。

其他的催化剂可以很快起作用。例如,我和我的同事已经证明,使用纳米铁颗粒可以在瞬间将黑色塑料(最难回收的一种)变成碳纳米管。然后,我们能够利用这种新材料来制造电子元件,如数据线,将信息传输到扬声器系统来播放音乐。

新技术

在这个不断发展的领域里,全世界都在努力开发新技术。研究表明,你可以通过化学方法将废弃的食用油(一种天然聚合物)转化成生物可降解的树脂,用于3d打印机。食品、橡胶和塑料等其它废弃物可用于快速生产石墨烯(一种单原子厚度的碳)。科学家们还开发了一种重复循环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,特别是物理回收中的问题材料,如薄膜和微塑料。由于它们体积小、强度小,所以会卡在研磨机里,导致整个系统卡住、减速甚至完全停止,需要清洗。这种研磨机无法在薄膜上工作,更不用说比薄膜小数百倍的微塑料材料了。

这些技术中的许多已经在实验室中进行了演示,现在有几家公司正在商业层面上进行这项工作。这些过程需要时间、专业知识和资金。但是,在我们停止使用塑料之前,由于塑料的化学循环利用,这是发展循环碳经济的一个日益增长的投资机会领域。

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