研究人员发现了一种新方法可以显著地提高可回收塑料垃圾的数量.
每年, 世界上产生的1.5亿吨塑料中, 大部分最终都被填埋陆地, 海洋和其他地方. 在美国, 只有不到9%的塑料被回收利用, 而在欧洲这一比例上升到约30%.
'这是一个价值1760亿美元的问题. ' 科学家们说, '通过回收全球所有塑料固体废弃物, 可以实现节能的潜在目标. ' 这周发表在《Science》上的研究介绍了一种新的方法, 利用这种方法可以大幅提升塑料固体废弃物成功回收的数量.
这意味着在开发易回收塑料的同时要找到更有效地回收利用现有塑料的方法. 这些办法的范围可包括在一个废物循环中将不同种类的塑料一起回收, 避免昂贵和费时的分类过程, 以及用更节能的方式分解塑料.
最近的研究指出, 化学回收方法的方向是降低能源要求, 混合塑料废料的相容化, 避免分选的需要, 并将回收技术扩展到传统上不可再生的聚合物. ' 这篇文章作者是化学和分子工程副教授梅根·L·罗伯逊(Megan L. Robertson)和IBM Almaden研究中心的聚合物化学家珍妮特·加西亚(Jeannette M. Garcia).
改进现有塑料材料的回收方法是一个关键优先事项. 罗伯逊说: '新材料进入市场的速度很慢, 因此最大的影响在于开发更有效的方法, 回收现今大量生产的塑料. 另一方面, 研究的推进可以为将来生产更容易回收的材料铺平道路. ' 其中一个例子是称为热固性聚合物的类别
这种聚合物不能被熔解后用于重复利用, 用传统方法进行回收便成了泡影. 罗伯逊的实验室开发了针对热固性塑料的生物再生组分, 用植物油或其他植物材料制成的碳氢基聚合物取代了这些物质. 这为新材料的回收选择提供了新的可能, 如堆肥或材料的化学回收, 这是一个巨大的飞跃.
这一观点是《科学》杂志发表的一系列文章的一部分, 这一系列文章的目的是探讨聚合物影响环境的有关问题, 包括其来源 (石油与生物资源) , 再循环方面的进展和可生物降解聚合物.
罗伯逊和加西亚指出了三个关键问题:
1, 塑料必须在经过分类后才能回收, 这增加了工作量和费用. 塑料, 或聚合物是由大分子组成的, 所以大多数相似的分子材料在加热时不混合, 这与油和水的相互作用类似. 研究的重点是寻找能够促进不同类型塑料混合的物质, 即增容剂, 使它们能够一起被回收利用. 找到一种适用于所有聚合物的相容剂是理想化的, 但罗伯逊说目前的技术要求每一种塑料混合物都有量身定制的方法.
化学回收涉及使用催化剂分解塑料来得到小分子的产品. 研究人员说: '高能源成本阻碍了这一过程. 研发效率更高的催化剂工作正在进行.
2, 目前回收的塑料大部分是由聚对苯二甲酸乙二酯 (PET) 和聚乙烯 (生产量最大的塑料) 组成的. PET是大多数制造水瓶过程中的成分. 将回收技术扩展到PET和聚乙烯以外的其他塑料是一个正在进行的研究领域.
3, 更具有挑战性的是开发不通过高温熔融处理便可以回收聚合物的方法, 例如热固性塑料和弹性体(橡胶材料). 研究人员说, 对于任何潜在的解决方案, 关键是材料的性能不受影响, 以使其更容易回收利用. 对塑料进行多次使用和循环使用而不会丧失性能是研究的一个公开挑战.
研究人员写道: '提高塑料回收利用, 超过目前水平有许多潜在的社会优势, 如减少温室气体排放, 避免废弃物在环境中堆积, 减少对有限石油资源的依赖, 以及回收塑料固体废弃物的经济价值. '
他们说一些初创公司针对废聚苯乙烯的化学回收方法进行了扩展或者开发分拣过程, 分离材料达到纯化材料的目的. 他们写道, 这项研究和其他研究 '希望在不久的将来, 塑料的回收率将比今天高得多. '