废塑料被拉开成有用的碎片

开发了一种新的催化系统，可以将塑料聚合物链分解成小的化学碎片。这些化学物质通常由工业从原油中获得，这种解聚技术可以将使用过的塑料转化为丙烯，从而制造新的塑料。

聚乙烯既便宜又坚固，是包装和一次性产品的理想材料，这也意味着它是全球塑料垃圾的最大来源。目前的回收做法通常依赖于机械加工，这降低了塑料的质量，因此限制了回收材料的使用。惰性碳氢化合物链使这些材料特别耐化学降解，尽管改性可以产生具有新性能的升级回收塑料，但对这些产品的需求太低，使其成为一种可行的回收策略。此外，大多数塑料是由从原油中提取的石化产品生产的，这意味着回收这些化学原料的机制是非常可取的。

化学品回收是一个具有挑战性的过程，但社会和政治压力增加了这一领域的投资，该领域在过去10年里迅速扩大。“我们开始看到人们的思想、精力和金钱真正集中在想出创造性的方法，把聚烯烃垃圾变成更有用的东西上，”他说安德鲁鸽子他是英国伯明翰大学的可持续聚合物化学家。

美国的研究人员现在开创了一种方法，可以将聚乙烯链解聚成丙烯，丙烯是化学工业的重要原料。不同寻常的是，两个独立的科学家团队同时开发了这一过程所需的多组分催化系统:脱氢，然后是复分解/异构化序列。脱氢过程在饱和聚合物链中引入了双键，为后续步骤提供了一个反应位点。在第二个反应中，乙烯被添加到这个新的双键上，引发了聚合物链上键的重排，导致丙烯从末端流失。“这些都是很长的分子，将它们连接在一起的键非常牢固，”解释道苏珊娜•斯科特他是美国加州大学可持续催化研究人员。“打破它们需要大量的能量，所以我们用一个键交换另一个键，把聚合物切成小块，而不需要大量的能量输入。”

他是可持续聚合物研究人员Damien Guironnet美国伊利诺伊大学香槟分校的科学家们热衷于研究如何将这种化学物质用于工业，并与陶氏化学公司合作开发了一种可扩展的反应系统。Guironnet说:“我们希望使用与工业最相关的催化剂。”“但我们也需要考虑这个过程本身和反应堆的类型。“在为完整的反应序列确定了兼容的催化剂组合后，该团队设计了一个半连续流反应器，允许气体产物从反应混合物中分离出来。”斯科特说:“如果你能让一个反应堆同时进行反应和分离，你就能节省大量的时间、能源和金钱。”“这是要考虑到整个系统，并找到廉价有效地实现化学回收的方法。”Scott和Guironnet还进行了生命周期评估，以评估解聚过程的碳足迹，并报告了与从原油中提取丙烯相比，减少了13%的温室气体排放。¹

约翰Hartwig美国加州大学伯克利分校的有机化学家，他采取了更基本的方法，而是关注过程中每个步骤的范围和潜在化学成分。²“最大的问题之一是，聚乙烯并不都是一样的。它们的分子量不同，分支程度不同，而且都含有添加剂，”他解释道。“我们希望确保我们的方法适用于具有这些不同特性的真正消费后垃圾。“研究小组分别检查了反应的每一步，使用同位素标记来确认所提出的机制，并调查了不同聚乙烯来源的可行性。”事实证明，催化系统非常强大，可以有效地解聚一系列消费废塑料，包括洗发水瓶和蔬菜包装。哈特威格指出:“我们惊讶地发现，催化剂对添加到商业产品中的杂质有多么宽容。”

两个团队都承认，这项工作距离商业化还需要几十年的时间，但他们相信，这种方法可以为全球问题提供真正的解决方案。达夫说:“这是该领域的巨大进步。”两组研究人员共同回答了一个重大问题:这种模式是否可能持续?它可能对真正的消费后垃圾起作用吗?下一步是考虑扩大规模，以及实际的能源成本将是多少。”

研究团队现在将专注于提高催化系统的性能和寿命，最终目标是将这种化学反应扩展到其他类型的塑料。然而，斯科特也热衷于强调化学家在其他领域发挥的关键作用。她说:“世界需要习惯设计兼顾性能和可回收性的塑料，这也需要新的聚合物化学。”