塑料污染：为什么化学回收可以提供解决方案

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。