大約70年前，當(dāng)我們開始使用塑料時(shí)，對其壽命的影響以及它們可能需要幾個(gè)世紀(jì)才能分解的事實(shí)并沒有多加考慮。因此，隨著塑料的多樣化和易于制造，地球目前正在跨越約83億噸這種東西-幾乎有史以來生產(chǎn)的每一個(gè)塑料-都沒有足夠的技術(shù)或誘因來縮小增長中的那堆。與回收相比，塑料更便宜，更容易生產(chǎn)和丟棄。

加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的研究人員Susannah Scott和Mahdi Abu-Omar準(zhǔn)備改變這種已有數(shù)十年歷史的范式。怎么樣?采用一鍋法低溫催化方法，可將聚乙烯(一種在生產(chǎn)的所有塑料中約三分之一所發(fā)現(xiàn)的聚合物，每年的全球價(jià)值約為2000億美元)轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的烷基芳族分子，從而將聚乙烯循環(huán)利用許多工業(yè)化學(xué)品和消費(fèi)品。為原本可以變成垃圾的產(chǎn)品增加價(jià)值，可以使塑料廢料的回收利用更具吸引力，并具有更環(huán)保的實(shí)際效果。

斯科特說：“這是一個(gè)潛在的解決方案。”他的同事現(xiàn)在已經(jīng)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了他們的研究成果。她說，他們的努力是可以采取的越來越多可能采取的措施之一，可以將塑料的線性浪費(fèi)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呖沙掷m(xù)性的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

她說：“這證明了可以做什么。”

廢塑料的第二人生

不可否認(rèn)的是，現(xiàn)代的存在很大程度上歸功于塑料，從保持食物新鮮的包裝到醫(yī)療應(yīng)用中使用的無菌材料，再到價(jià)格低廉，重量輕的部件，這些部件已成為我們許多負(fù)擔(dān)得起的耐用產(chǎn)品中的一部分。

加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)教授斯科特說：“我們必須對塑料有很多積極的看法，”他擔(dān)任UCSB Mellichamp可持續(xù)催化處理主席。“與此同時(shí)，我們意識到確實(shí)存在著這個(gè)嚴(yán)重的報(bào)廢問題，這是意想不到的后果。”

研究人員解釋說，使塑料如此有用的特性也是使它們?nèi)绱顺志玫脑?。這是它們的化學(xué)惰性-它們通常不會(huì)與環(huán)境中的其他成分發(fā)生反應(yīng)。塑料管不會(huì)生銹或滲入供水中，塑料瓶可以儲存腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，塑料涂層可以抵抗高溫。

斯科特說：“您可以將其中一根管子放在地下，一百年后您可以將其挖掘出來，它完全是同一根管子，并且可以使您的水完全安全。”

但是，這種惰性也使塑料自然分解的速度非常緩慢，而人工分解的能量消耗很大。

化學(xué)工程教授Abu-Omar解釋說：“它們是用碳-碳和碳-氫鍵制成的，很難化學(xué)回收。”他是能源催化專業(yè)的教授，同時(shí)也是UCSB Mellichamp綠色化學(xué)主席。 。研究人員說，盡管在研究如何將塑料減少到其基本成分以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性方面投入了大量研究工作，但能源成本“困擾了該領(lǐng)域很長時(shí)間了”。當(dāng)從提取的石油中提取相同成分的成本較低時(shí)，甚至將這些基本成分轉(zhuǎn)化為高價(jià)值分子的好處也受到了限制。

“另一方面，如果我們可以將聚合物直接轉(zhuǎn)化為這些更高價(jià)值的分子，并完全消除回到這些基本分子的高能步驟，那么我們將擁有一個(gè)低能耗的高價(jià)值工藝”，斯科特說。

這一創(chuàng)新思路產(chǎn)生了一種新的串聯(lián)催化方法，該方法不僅可以直接從廢聚乙烯塑料中制造出高價(jià)值的烷基芳族分子，而且還可以高效，低成本，低能耗地進(jìn)行。

斯科特說：“我們將轉(zhuǎn)換溫度降低了數(shù)百度。” 根據(jù)該論文，常規(guī)方法需要500至1000°C的溫度才能將聚烯烴鏈分解成小塊，然后將它們重新組裝成氣體，液體和焦炭的混合產(chǎn)物，而該催化過程的最佳溫度則徘徊在300°C附近。研究人員解釋說，相對溫和的反應(yīng)條件有助于以更有選擇性的方式將聚合物分解為潤滑劑范圍內(nèi)的大多數(shù)較大分子。斯科特說：“而且，我們簡化了流程步驟，因?yàn)槲覀儧]有進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換。”

此外，該方法不需要溶劑或添加氫氣，只需氧化鋁上的鉑(Pt / Al2O3)催化劑即可進(jìn)行串聯(lián)反應(yīng)，既打破了這些堅(jiān)韌的碳-碳鍵，又重新排列了聚合物的分子“骨架”，從而與這些分子形成結(jié)構(gòu)。特色的六面環(huán)-高價(jià)值的烷基芳族分子，廣泛用于溶劑，油漆，潤滑劑，清潔劑，藥品以及許多其他工業(yè)和消費(fèi)產(chǎn)品中。