研究人員發現了一種新方法可以顯著地提高可回收塑料垃圾的數量.
每年, 世界上產生的1.5億噸塑料中, 大部分最終都被填埋陸地, 海洋和其他地方. 在美國, 只有不到9%的塑料被回收利用, 而在歐洲這一比例上升到約30%.
'這是一個價值1760億美元的問題. ' 科學家們說, '通過回收全球所有塑料固體廢棄物, 可以實現節能的潛在目標. ' 這周發表在《Science》上的研究介紹了一種新的方法, 利用這種方法可以大幅提升塑料固體廢棄物成功回收的數量.
這意味著在開發易回收塑料的同時要找到更有效地回收利用現有塑料的方法. 這些辦法的範圍可包括在一個廢物迴圈中將不同種類的塑料一起回收, 避免昂貴和費時的分類過程, 以及用更節能的方式分解塑料.
最近的研究指出, 化學回收方法的方向是降低能源要求, 混合塑料廢料的相容化, 避免分選的需要, 並將回收技術擴展到傳統上不可再生的聚合物. ' 這篇文章作者是化學和分子工程副教授梅根·L·羅伯遜(Megan L. Robertson)和IBM Almaden研究中心的聚合物化學家珍妮特·加西亞(Jeannette M. Garcia).
改進現有塑料材料的回收方法是一個關鍵優先事項. 羅伯遜說: '新材料進入市場的速度很慢, 因此最大的影響在於開發更有效的方法, 回收現今大量生產的塑料. 另一方面, 研究的推進可以為將來生產更容易回收的材料鋪平道路. ' 其中一個例子是稱為熱固性聚合物的類別
這種聚合物不能被熔解後用於重複利用, 用傳統方法進行回收便成了泡影. 羅伯遜的實驗室開發了針對熱固性塑料的生物再生組分, 用植物油或其他植物材料製成的碳氫基聚合物取代了這些物質. 這為新材料的回收選擇提供了新的可能, 如堆肥或材料的化學回收, 這是一個巨大的飛躍.
這一觀點是《科學》雜誌發表的一系列文章的一部分, 這一系列文章的目的是探討聚合物影響環境的有關問題, 包括其來源 (石油與生物資源) , 再迴圈方面的進展和可生物降解聚合物.
羅伯遜和加西亞指出了三個關鍵問題:
1, 塑料必須在經過分類後才能回收, 這增加了工作量和費用. 塑料, 或聚合物是由大分子組成的, 所以大多數相似的分子材料在加熱時不混合, 這與油和水的相互作用類似. 研究的重點是尋找能夠促進不同類型塑料混合的物質, 即增容劑, 使它們能夠一起被回收利用. 找到一種適用於所有聚合物的相容劑是理想化的, 但羅伯遜說目前的技術要求每一種塑料混合物都有量身定製的方法.
化學回收涉及使用催化劑分解塑料來得到小分子的產品. 研究人員說: '高能源成本阻礙了這一過程. 研發效率更高的催化劑工作正在進行.
2, 目前回收的塑料大部分是由聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 和聚乙烯 (生產量最大的塑料) 組成的. PET是大多數製造水瓶過程中的成分. 將回收技術擴展到PET和聚乙烯以外的其他塑料是一個正在進行的研究領域.
3, 更具有挑戰性的是開發不通過高溫熔融處理便可以回收聚合物的方法, 例如熱固性塑料和彈性體(橡膠材料). 研究人員說, 對於任何潛在的解決方案, 關鍵是材料的性能不受影響, 以使其更容易回收利用. 對塑料進行多次使用和迴圈使用而不會喪失性能是研究的一個公開挑戰.
研究人員寫道: '提高塑料回收利用, 超過目前水平有許多潛在的社會優勢, 如減少溫室氣體排放, 避免廢棄物在環境中堆積, 減少對有限石油資源的依賴, 以及回收塑料固體廢棄物的經濟價值. '
他們說一些初創公司針對廢聚苯乙烯的化學回收方法進行了擴展或者開發分揀過程, 分離材料達到純化材料的目的. 他們寫道, 這項研究和其他研究 '希望在不久的將來, 塑料的回收率將比今天高得多. '