塑料回收：将普通塑料转变成高价值分子的方法

如果您认为那些脆弱的一次性塑料食品杂货袋构成了我们大多数塑料废物问题，请再考虑一下。全世界每年扔掉的塑料量可以重建中国长城-长约3,700英里。

在将塑料用于商业用途的六十年中，已经生产了超过83亿公吨。塑料重量轻，用途广泛，价格便宜并且几乎坚不可摧（只要它们不会太热）。这些特性使它们在包括无菌食品包装，节能运输，纺织品和医疗防护装备在内的广泛应用中极为有用。但是它们的坚不可摧的性质是有代价的。他们中的大多数人在环境中（在数百年左右的时间内）分解非常缓慢，正在造成全球塑料垃圾的流行。其对人类和生态系统健康的后果仍不完全清楚，但可能具有重大意义。

我是一位化学家，在设计塑料制造工艺方面经验丰富，并且对使用塑料作为能源和材料的巨大未开发资源感兴趣。我想知道我们是否可以将塑料废料变成更有价值的东西，以使其远离垃圾填埋场和自然环境。

一种使用塑料废料的新方法

塑料是通过以几乎无限多种方式将大量基于碳的小分子串在一起而制成聚合物链而制成的。

要重复使用这些聚合物，回收设施原则上可以熔化并重塑它们，但塑料的性能往往会下降。所得的材料几乎永远不适合其原始用途，尽管它们可用于制造价值较低的材料，例如塑料木材。结果是有效回收率非常低。

一种新方法涉及将长链再次分解为小分子。挑战在于如何以精确的方式做到这一点。

由于首先制造链条的过程会释放大量能量，因此扭转它需要重新添加大量能量。通常，这意味着将材料加热到高温-但是加热塑料会导致物料转动变成一团糟。它还浪费大量能源，意味着更多的温室气体排放。

我在加州大学圣塔芭芭拉分校的团队与伊利诺伊大学厄本那-香槟分校和康奈尔分校的同事合作，发现了一种将聚乙烯 转变成有用的较小分子的干净方法。

聚乙烯是世界上最有用和最常用的塑料类型之一。它也是塑料废物的最大贡献者之一。它代表着全球每年生产的近4亿吨塑料的三分之一，用途从无菌食品和医疗包装，防水膜和涂料，电缆和电线绝缘，建筑材料和水管到耐磨髋关节和膝盖的替换物，甚至是防弹背心。

新流程如何运作

我们开发的工艺不需要高温，而是取决于少量的催化剂，该催化剂含有从聚合物链中除去少量氢的金属。然后，催化剂使用此氢切割将碳链固定在一起的键，从而制得较小的碎片。

关键是氢一形成就使用氢，以便链切割为制造更多氢提供能量。每条链重复多次此过程，将固体聚合物变成液体。

当分子达到一定大小时，斩波自然会减慢，因此很容易防止分子变得太小。我们能够在有价值的液体转化为有用气体之前对其进行回收。

回收液体中的大多数分子是烷基苯，它们可用作溶剂，很容易变成清洁剂。这类分子的全球市场每年约90亿美元。

将废塑料转变成有价值的分子称为“循环再利用”。尽管我们的研究只是一个小规模的示范，但初步的经济分析表明，它很容易在未来几年内适应成为更大规模的过程。通过以具有良好经济意义的方式重复使用塑料，将塑料与环境隔离开，是双赢的。