世界淹没在塑料中在过去制造的超过87亿公吨的塑料中约有60不再使用而是主要堆放在垃圾填埋场或释放到环境中这相当于地球上76亿人口中的每人400公斤以上的塑料废物
原因之一是我们目前的系统中许多塑料不可回收甚至那些可回收的垃圾最终仍会被填埋
塑料不能无限回收至少不能使用传统技术大多数人在进入地球海洋或焚化炉之前仅获得一种新的生命但是人们希望以另一种称为化学回收的回收形式
传统的物理或机械回收利用通常将塑料粉碎成较小的零件然后将它们混合并模制在一起以生产出较低品位的塑料产品另一方面化学循环利用将塑料分解到分子水平提供了可用于制造其他材料的平台分子这个想法还为时过早但从原则上讲它可以带来很多机会
塑料是被称为聚合物的材料的广泛分类它由主要由碳和氢组成的小的单体构成分子制成化学回收塑料所面临的挑战包括找到合适的技术以分解并重新构成各种最终产品同时最大程度地减少浪费
所有这些都需要以生产经济大规模和碳中和的方式完成最终的解决方案所造成的危害要小于它要解决的问题
组成塑料的单体可以具有多种形状和尺寸有些是直线有些是分支的有些则带有环它们结合在一起的方式决定了塑料的材料特性包括分解它们的难易程度熔化温度等
用最简单的话说化学键的断裂完全是能量问题塑料在很大程度上是非常稳定的材料因此它们通常需要大量能量才能分解通常以热能的形式分解为热解您可以使用正确的催化剂来更精确地控制分解这种催化剂会从聚合物链中的特定位置引发化学反应
催化剂的一个例子是称为酶的生物分子类型它们发生在活生物体中在人体消化等过程中起着至关重要的作用多达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可能会带来挑战因为您必须保持生物体的生命因此它们需要非常特殊的条件例如温度和pH值并且通常需要很长时间才能完成该过程但是随着更多的研究它们将来可能会在商业上使用
其他催化剂可以很快地起作用例如我和我的同事已经证明可以使用铁纳米颗粒在短时间内将黑色塑料最难回收的一种转变为碳纳米管然后我们能够使用这种新材料来构建电气组件例如数据电缆以将信息传输到扬声器系统以播放音乐
新技术
在这个不断发展的领域中全球正在努力开发新技术研究表明您可以将旧的食用油一种天然聚合物化学回收为可生物降解的树脂以用于3D打印机其他废料例如食品橡胶和塑料可用于快速生产石墨烯碳的单原子厚度形式科学家还开发了一种重复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对于物理回收中有问题的材料例如薄膜和微塑料它们由于尺寸小强度高而被困在研磨机中导致整个系统卡住减慢速度甚至完全停止并需要清洁研磨机不能在薄膜上工作更不用说小数百倍的微塑性材料了
这些技术中的许多已在实验室中得到证明现在有多家公司在商业级别上进行了这项工作这些过程需要时间专业知识和金钱但是直到我们停止使用塑料由于使用了塑料的化学循环利用这才成为发展循环碳经济的不断增长的投资机会
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