塑料混合物通常很難回收。一項(xiàng)10月13日發(fā)表于《科學(xué)》的研究稱(chēng)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟，塑料混合物可被分解成更小且有用的化學(xué)成分。

回收這些“頑固”的塑料加劇了地球面臨的環(huán)境問(wèn)題。盡管現(xiàn)有化學(xué)方法可以分解它們的長(zhǎng)聚合物鏈，但這些手段很難大規(guī)模實(shí)施。

為此，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室化學(xué)工程師Gregg Beckham團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型分解工藝。研發(fā)人員之一、新加坡國(guó)立大學(xué)化學(xué)家Ning Yan說(shuō)：“以前只有少數(shù)幾項(xiàng)研究報(bào)告了塑料混合物的化學(xué)再循環(huán)，將化學(xué)和生物途徑結(jié)合起來(lái)分解塑料混合物的情況更是罕見(jiàn)。”

該團(tuán)隊(duì)首先使用鈷或錳基催化劑進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，將堅(jiān)韌的聚合物鏈分解為含氧有機(jī)酸分子。這種方法的靈感來(lái)自2003年杜邦公司化學(xué)家Walter Partenheimer的一項(xiàng)研究，后者用這種方法將單一塑料分解為苯甲酸和丙酮等化學(xué)物質(zhì)。

不過(guò)，Beckham希望把有機(jī)酸分子轉(zhuǎn)化為更容易商業(yè)化的東西。為了做到這一點(diǎn)，研究小組向微生物“求助”。其中經(jīng)過(guò)改造的惡臭假單胞菌，能將不同的有機(jī)小分子作為碳源。

“這是一種非常有趣的生物。”Beckham說(shuō)。研究小組設(shè)計(jì)用這些微生物消耗含氧有機(jī)酸分子，后者是研究人員通過(guò)自氧化反應(yīng)從不同塑料中合成的，其中包括聚乙烯中的二羧酸、PET中的對(duì)苯二甲酸和聚苯乙烯中的苯甲酸。

該過(guò)程產(chǎn)生了兩種化學(xué)成分，分別用于制造高質(zhì)量的性能增強(qiáng)聚合物和生物聚合物。加州大學(xué)圣巴巴拉分?；瘜W(xué)家Susannah Scott說(shuō)：“生物方法可以獲取多種碳源，并將其轉(zhuǎn)化成單一產(chǎn)品。在這種情況下，一種分子可以用來(lái)制造可高度生物降解的聚合物。”

研究人員使用純聚合物顆粒的塑料混合物開(kāi)發(fā)了這一工藝，同時(shí)也在日常產(chǎn)品的塑料混合物上進(jìn)行了測(cè)試。

Beckham說(shuō)：“我們從超市里購(gòu)買(mǎi)了高密度聚乙烯制成的牛奶包裝瓶，從自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)買(mǎi)了PET制成的一次性飲料瓶，還有聚苯乙烯或聚苯乙烯制成的泡沫塑料杯。”

論文合作者、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Shannon Stahl表示，這一工藝過(guò)程的規(guī)模化是一個(gè)挑戰(zhàn)，其中一個(gè)問(wèn)題是自氧化反應(yīng)的溫度。“需要進(jìn)行更多基礎(chǔ)化學(xué)研究，以確定這個(gè)反應(yīng)是如何進(jìn)行的，進(jìn)而提高反應(yīng)產(chǎn)率。”

不過(guò)，Stahl補(bǔ)充說(shuō)，許多公司已經(jīng)在研究自氧化反應(yīng)，以便將二甲苯轉(zhuǎn)化為對(duì)苯二甲酸—— 一種PET前體分子。Beckham則表示，該團(tuán)隊(duì)正在對(duì)其流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和生產(chǎn)周期評(píng)估。

另一個(gè)問(wèn)題是，市場(chǎng)對(duì)該工藝產(chǎn)生的小分子產(chǎn)品的需求量遠(yuǎn)小于廢塑料數(shù)量。“這一技術(shù)是否會(huì)擴(kuò)大規(guī)模，取決于其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。”Yan說(shuō)。

(王方)

關(guān)鍵詞： 新工藝將廢塑料變成有用化學(xué)品 很難大規(guī)模實(shí)施 將二甲苯轉(zhuǎn)化為對(duì)苯二甲酸 經(jīng)濟(jì)分析和生產(chǎn)周期評(píng)估