混合塑料垃圾通过化学-生物双重方法转化为有用材料

一种新工艺将混合的塑料垃圾转化为一种有用的化学原料。该程序结合了化学和生物方法，对三种常见塑料进行升级循环，通过消除对不同废物的分类和分离，可以提供一种改善回收过程的方法。

“我们希望开发一种工艺，能够将混合的塑料垃圾进行转化，”他说格雷格贝克汉姆来自美国科罗拉多州国家可再生能源实验室。“在这方面，这样做的动机其实是为了避免对混合塑料垃圾进行昂贵而乏味的分类。在许多情况下，塑料垃圾实际上是物理粘合在一起的，比如多层包装或纺织品。”

贝克汉姆的团队，其中包括来自瓶威斯康辛大学和麻省理工学院组成的研究联盟现在展示了一个两步过程，首先通过催化自氧化反应分解混合塑料聚合物，然后将含氧产物喂给基因工程细菌。这种漏斗将第一阶段产生的各种化合物转化为两种可能的生物产品之一。

该工艺以聚苯乙烯、高密度聚乙烯和PET塑料为原料，最终将其转化为聚羟基烷酸酯(一种天然聚酯)或β-酮己二酸酯(可用于制造性能增强的尼龙)。

威斯康辛州的研究人员解释说，第一步的灵感来自于石油化工行业中已经用于百万吨级的现有化学物质香农斯特尔．他说:“在化学工业中，使用氧化来制造合成聚酯和其他有价值材料的基石是非常常见的。”当然，这一工艺直接借鉴了上世纪中叶的阿莫科工艺帕拉-二甲苯，选择性地氧化成对苯二甲酸。”

使用来自Amoco工艺的钴-锰-溴化催化体系，以塑料为原料，分解聚合物，产生羧酸混合物。然后将它们喂给经过工程改造的土壤细菌进行进一步提纯。

大约十年前，贝克汉姆的团队提出使用这种生物漏斗过程将木质素衍生的混合含氧中间产物转化为单一产品。现在，他们将同样的概念应用于从塑料垃圾中提取的化合物。

这个过程的生物步骤依赖于假单胞菌putida细菌，天然消耗苯甲酸和烷基二羧酸-聚苯乙烯和高密度聚乙烯的氧分解产物。贝克汉姆解释说，代谢工程方法允许研究人员扩大细菌消耗碳源的范围。

他说:“我们必须改造生物体以消耗PET的分解产物，特别是对苯二甲酸。”“因此，我们采用转运蛋白和分解代谢酶，将对苯二甲酸转化为与聚苯乙烯相同的中间产物。”

进一步的代谢工程使研究小组能够将细菌产生的化学产物调整为所需的β-酮己二酸或聚羟基烷酸材料。

“这项研究首次展示了如何将混合废物流转化为纯产品，并且使用了非常有趣的跨学科方法，”他说艾娜Vollmer他是荷兰乌得勒支大学塑料垃圾化学回收方面的专家。“更好的混合塑料垃圾回收技术尤为重要，因为(例如)多层材料的分离将始终是一个挑战。”

她补充说:“氧化解聚的第一步……对于确定纯聚合物废物流的价值已经非常大了。”“然后(研究人员)进一步从聚合物类型的组合中纯化出混合产物流。”

在证明了他们的概念是可行的之后，该团队现在希望改进这一过程，包括扩大可使用的聚合物原料的范围。

贝克汉姆说:“我们已经在其他聚合物上进行了试验，目前还没有发现任何无效的聚合物。”他补充说:“但从工艺的角度来看，接下来的关键步骤之一是真正考虑哪些与工业相关的原料是目前可大规模使用的——这可能包括纺织品或来自材料回收设施的废塑料等。”