科学家发现可回收塑料的“终极奥秘” 原材料竟随处可见?
原创
2021-01-27 15:41 星期三
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,随着地球上橡胶和塑料垃圾的负担越来越重,通过闭环回收(即循环利用可回收橡胶和塑料)来减少废物和污染的需求也愈发急迫。近期,普林斯顿大学化学系的一组研究人员宣布发现了一种新分子,就可以帮助实现闭环回收。

据悉,这是一种新的聚丁二烯分子。这种分子来自一种已知超过一个世纪的材料,过去常用于制造轮胎和鞋子等普通产品。该研究成果已于本月25日刊登在了著名科学期刊《自然-通讯》(Nature Communications)上。

具体而言,报告称,在聚合过程中,一种名为(1,n'-二乙烯基)低聚环丁烷的分子,链结在一个重复的正方形序列中,这是以前未实现的微观结构,可以使聚合过程倒退或者解聚。换言之,丁二烯可以被“压缩”成一种新的聚合物;然后聚合物可以被解压成一种原始的单体,以便再次使用。

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在过去,解聚是通过昂贵的利基或特殊的聚合物来完成的,而且需要经过许多步骤,但从未使用过像聚丁二烯这样的常见原材料来完成解聚。聚丁二烯是世界七大主要石化产品之一。丁二烯是一种丰富的有机化合物,是化石燃料开发的主要副产品。它被用来制造合成橡胶和塑料制品。

研究人员表示,“利用一种人们已经研究和聚合了几十年的非常普通的化学物质,并从中制造出一种全新的材料,更不用说让这种材料具有有趣的先天特性了,这不仅出乎意料,而且是真正的一大进步。”

“人类擅长制造丁二烯。当你能找到这种分子的其他有用应用时,这是非常好的,因为我们有大量的这种分子。”研究人员补充道。

回收原理

化学工业通常使用少量构件来制造大多数的商品塑料和橡胶,类似的三个例子就是乙烯、丙烯和丁二烯。回收利用这些材料的一个主要挑战是,它们通常需要结合,然后加入其他添加剂,以制造塑料和橡胶。添加剂可以提供人们想要的性能特性,例如,牙膏盖的硬度,或杂货袋的轻度。但这些“成分”都必须在回收过程中再次分离。

然而,分离过程中涉及的化学步骤以及实现分离所需的能量投入使得回收成本高昂,特别是对于一次性塑料。塑料价格便宜,重量轻,使用方便,但它的设计并没有考虑到垃圾处理。研究人员说,这是全球面临的主要的、且不断“滚雪球”的问题。

作为一种可能的替代方法,上述研究表明,丁二烯聚合物在能量上几乎等于单体,这使得它成为闭环化学循环的候选材料。研究人员对这个低聚环丁烷的前景感到兴奋,并计划对这种可持续、可化学回收材料予以更深入的研究。

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