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芝加哥阿岡貢國家實驗室發現了無限回收塑膠的新方法

(芝加哥時報快訊)位於芝加哥西郊杜佩縣的阿岡國家實驗室( Argonne National Laboratory)的化學家們找到了一種新的方法,可以無限回收某些塑膠,這一發現可能改變我們回收像牛奶和洗衣粉等容器的方式。

在目前回收這些高密度聚乙烯(HDPE)塑膠的過程中,大部分材料的性能都會損失,所以只能重複回收兩到三次。阿貢國家實驗室在三月份開發的新方法可以將使用過的HDPE轉換成可無限次回收的材料。

這個過程在塑膠1號,即常稱為PET的塑膠的情況下已被廣泛使用。塑膠1號主要用於飲料瓶,可無限回收。研究人員試圖模仿這種結果來處理HDPE,也就是2號塑膠,但是由於這種材料具有完全不同的化學結構,他們遇到了困難。

阿岡國家實驗室的化學家馬西米利亞諾·德爾費羅(Massimiliano Delferro)是該實驗室化學科學與工程部門催化科學計劃的負責人,他表示:”作為概念驗證,我們證明了我們可以拿一個HDPE水壺,進行一些化學反應,插入一些與聚對苯二甲酸乙二酯(即塑膠1號)相似的特定基團,並構造和解構HDPE無限次,同時保持原材料的機械和熱性能。”

通過這個過程,回收的HDPE還具有潛在的可生物降解性:化學家們在塑膠的聚合鏈中插入了一個功能基團,使得細菌酶能夠附著在聚合鏈上並開始自然分解它。

德爾費羅和他的團隊與康奈爾大學合作四年來開發了這個過程,但他們仍然面臨一個巨大的挑戰:它需要使用稀有且昂貴的元素才能成功。

他們的下一步是回到實驗室並找到一種方法來擴大這個過程,使其能夠進入市場。

德爾費羅表示:”我們使用了非常昂貴、非常特殊的催化劑,我們已經知道這些催化劑無法大規模使用。但是我們必須考慮地球上的塑膠廢物量。”他說:”我們真的需要發現或適應其他可以進行相同反應的催化劑,而不需要使用這些關鍵元素,使其可以隨時投入使用。這是我們現在正在努力做的事情。”

由於大多數塑膠,包括HDPE,都是由化石燃料製成的,目標不僅是減少塑膠廢物,還要減少與HDPE相關的碳排放和污染,同時節省石油。大約8%的全球年石油使用量用於生產新塑膠,其中大部分在使用一次後就被丟棄。

德爾費羅補充說,自2018年以來,塑膠回收問題變得更加迫切,當時包括中國和土耳其在內的美國回收主要接收國變得更加嚴格,不再接收混合紙張和大多數塑膠。

這一變化對全國的回收系統造成了重大困擾,根據來自環保團體Last Beach Clean Up和佛蒙特州本寧頓學院的Beyond Plastics項目的2022年報告,回收率從2018年的8.7%降至2021年的5%-6%。

伊利諾伊州的情況相似,根據2015年一份州委託的廢棄物報告,該州的塑膠回收率為8.1%。

德爾費羅說:”現在我們不再向中國運送任何東西,幾乎為零,這意味著我們需要處理我們自己的垃圾,這也意味著我們需要發現和開發真正處理塑膠的技術。”

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