每年全球生产的塑料超过3.9亿吨，但有近一半是一次性使用的塑料，在经济上难以回收。现在科研人员发现一种新方法，可以把塑料变成燃料。 6park.com
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西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）的最新研究提出了一种新的方法，可以低成本地对这些塑料进行升级回收，将它们转化为燃料和其他有用的石油产品。 6park.com
PNNL与德国慕尼黑工业大学的一个团队共同领导的这项研究发现，如果条件合适，石油行业已经在使用的两种独立但兼容的工艺可以串联起来应用于这个过程。 6park.com
这项新技术允许选择性地升级回收聚烯烃，这是一类包括聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）的聚合物。PE塑料包括塑料袋、保鲜膜和可挤压饮料瓶。PP塑料通常用于瓶盖、食品储存容器和单杯咖啡胶囊。 6park.com
通常情况下，形成这些一次性塑料的分子键需要以热的形式提供相当大的能量来“破解”高度稳定的键，使这些塑料在环境中如此持久。裂解会打破这些碳键，将分子还原成更简单的化合物。 6park.com
然而，在现有的回收方法中，所产生的分子立即以不受控制的方式形成新的键。然后需要进一步处理，以分解中间分子。这样一个两阶段的过程需要大量的时间、能源和基础设施。 6park.com
现在，根据上周发表在《科学》杂志上的一项研究，研究人员已经展示了一个新的、更有效的过程。它使用所谓的烷基化催化剂，在裂解过程中促进所需的受控键。该反应发生在一种离子溶剂中，它提供了一个高度酸性的环境，促进了这些塑料的快速转化。 6park.com
通过将以前的两步流程合并为一个更加节能的单一流程，研究人员能够将废塑料直接转化为石油化合物，包括高度支化的液态烷烃、气态异丁烷和大型烷烃。由此产生的类似汽油的化合物可以作为燃料或作为新塑料的来源，所有这些都不会产生无用或有害的副产品。 6park.com
研究报告的作者、PNNL的化学家Oliver Y. Gutiérrez说：“裂解只是为了打破键，会导致它们以一种不受控制的方式形成另一种键，而这是其他方法的一个问题。这里的秘密配方是，当你在我们的系统中打破一个键时，你立即以一种有针对性的方式制造另一个键，给你带来你想要的最终产品。这也是在低温下实现这种转换的秘密。” 6park.com
这个过程发生得也很迅速，只需要3个小时就能实现塑料的完全转化。 6park.com
“这个3小时的反应时间很了不起，”Gutiérrez说，“因为对于其他人所报告的转化，所需的温度在200摄氏度以上，他们需要更长的时间才能使类似数量的聚合物完全完成。” 6park.com
另外，由于该工艺的操作温度比以前的方法低得多，它可以大大降低能源成本。许多现有的两阶段工艺需要中度至高度的反应温度，通常在200至250摄氏度之间。PNNL/TUM的这种新工艺，研究人员称之为串联裂解-烷基化，可以在大约70摄氏度（,158华氏度）下进行，远远低于水的沸点。 6park.com
这种新工艺适用于低密度聚乙烯产品和聚丙烯产品，这相当于每年生产的所有塑料的一半左右。 6park.com
其他塑料，如高密度聚乙烯（HPDE），也可以用这种技术来处理，但需要一个预处理阶段，以使催化剂有机会打破键。然而，已经有其他的方法可用于回收这些塑料，相对来说效率更高。 6park.com
虽然将塑料废料转化为燃料有其吸引力，但也有对这种方法的强烈批评者。一些人担心，尽管塑料几乎总是由化石燃料制成的，但它给人一种塑料是可持续的感觉。还有人担心燃料会增加碳排放，这很可能会影响到我们的生活。最近，联邦监管机构正在努力管理塑料衍生燃料生产的健康和环境影响。 6park.com
应该注意的是，这个过程仍然处于早期阶段，需要做进一步的工作，以更好地了解在分子水平上发生了什么，从而使其能够在工业规模上得到优化使用。如果这种方法是可扩展的，它可能是一个真正改变游戏规则的方法，可以回收、循环利用大量的塑料废物。此外，该工艺的低温还有一个额外的好处，即危险性较低，需要的保护性基础设施也较少。 6park.com
该工艺的吸引力还在于它可以在现有的炼油厂环境中进行，使用已经在工业规模上使用的工艺。事实上，这些催化剂提供的化学反应目前被石油工业用来提高汽油的辛烷值。 6park.com
该研究论文《通过串联裂解-烷基化将聚烯烃低温升级为液态烷烃》于2023年2月24日发表在《科学》杂志上，并得到能源部科学办公室的支持。