一种将低密度塑料废物转化为燃料和原材料的新方法有望帮助关闭碳循环。 图片来源：Melanie Hess-Robinson 的艺术 | 太平洋西北国家实验室
一种新工艺在温和的温度下快速生产燃料，副产品很少。
用过的口罩、食品袋和食品包装纸中含有许多潜在有用的原材料。 但是，继续制造更多这些一次性塑料比回收和再循环它们要便宜得多。
现在，一个由 能源部 太平洋西北国家实验室 已经破解了阻碍先前分解这些持久性塑料的尝试的代码。 他们在今天（23 年 2023 月 XNUMX 日）的期刊中报告了他们的发现 科学.
低温及反应控制
通常，回收塑料需要“裂解”或分解坚韧而稳定的键，这些键也使它们在环境中如此持久。 该裂解步骤需要高温，因此成本高且耗能大。
这里的新颖之处在于将裂化步骤与第二个反应步骤结合起来，第二个反应步骤立即完成向液态汽油类燃料的转化，而没有不需要的副产物。 第二个反应步骤使用所谓的烷基化催化剂。 这些催化剂提供了石油工业目前用于提高汽油辛烷值的化学反应。
在当前研究中至关重要的是，烷基化反应紧接着裂化步骤，在接近室温（70 摄氏度/158 华氏度）的单个反应容器中进行。
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新开发的塑料升级回收工艺适用于低密度聚乙烯产品（LDPE，塑料树脂代码 #4），例如塑料薄膜和可挤压瓶，以及通常不会在路边收集的聚丙烯产品（PP，塑料树脂代码 #5）美国的边回收计划。 图片来源：Sara Levine 的动画 | 太平洋国家实验室
PNNL 的研究作者兼化学家 Oliver Y. Gutiérrez 说：“仅仅为了打破键而开裂会导致它们以不受控制的方式形成另一个键，这是其他方法中的一个问题。” “这里的秘密公式是，当你打破我们系统中的一个键时，你会立即以有针对性的方式制造另一个键，从而为你提供你想要的最终产品。 这也是在低温下实现这种转化的秘密。”
在他们的研究中，由德国慕尼黑工业大学的科学家共同领导的研究小组指出了石油工业最近的独立发展，将此处报告的原油加工过程的第二部分商业化。
该研究的资深作者、PNNL 综合催化研究所所长、TUM 化学教授 Johannes Lercher 说：“工业界已成功部署这些新兴的烷基化催化剂这一事实证明了它们稳定、稳健的特性。” “这项研究指出了一种实用的新解决方案，可以关闭废塑料的碳循环，与许多其他提议相比，它更接近实施。”
在他们的研究中，研究人员注意到他们的发现存在局限性。 该工艺适用于低密度聚乙烯产品（LDPE，塑料树脂代码 #4），例如塑料薄膜和可挤压瓶，以及通常不在路边回收计划中收集的聚丙烯产品（PP，塑料树脂代码 #5）在美国。 高密度聚乙烯（HPDE，塑料树脂代码 #2）需要进行预处理，以使催化剂能够接触到它需要破坏的键。
将废塑料视为未来的燃料和新产品
石油基塑料废料是一种尚未开发的资源，可以作为有用的耐用材料和燃料的起始材料。 全球每年生产的 360 亿吨塑料中，有一半以上是本研究的目标塑料。 但是，看着堆积如山的塑料并了解它的价值，需要创新者的心态、化学家的聪明才智以及现实主义者对所涉及的经济学的理解。 这些科学家正试图通过运用他们在有效破坏化学键方面的专业知识来改变这种动态。
Lercher 说：“为了解决持久性废塑料的问题，我们需要达到一个临界点，即收集并回收利用比将其视为一次性产品更有意义。” “我们已经在这里表明，我们可以在温和的条件下快速进行这种转化，这提供了向该临界点前进的动力之一。”
参考资料：“通过串联裂化-烷基化将聚烯烃低温升级为液态烷烃”，24 年 2023 月 XNUMX 日， 科学.
DOI：10.1126/science.ade7485
这项研究于 24 年 2023 月 XNUMX 日发表，得到能源部科学办公室的支持。
