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科技日报---新技术将塑料废物转化为财富

2024-10-22 10:44阅读:
题记:有人说塑料是人类最糟糕的发明,恐怕是因为它造成的污染难以治理吧!自从塑料被人类生产制造以来,因它所产生的污染遍布了世界的各个角落,更可怕的是它不仅已经进入了地球的生物圈,而且还参与了食物链的循环。对于人类来说,治理它,已经变得刻不容缓。这项技术的研发,让我们看到了希望,只是希望该技术的成本不要太高,更不能造成新的污染,且能早日投入规模生产。
科技日报---新技术将塑料废物转化为财富
科学家们正在推进化学回收,通过将塑料分解成基本成分来改善塑料废物的再利用。苏黎世联邦理工学院的研究人员已经为这一过程开发了关键技术,有可能从回收塑料中生产出高质量的产品和燃料。
化学回收通过将塑料分解成高质量的产品,为传统塑料回收提供了一种可持续的替代方案。研究人员用一个新的数学公式优化了这一过程。
每年,全球产生数亿吨塑料废物。作为回应,科学家们正在努力开发创新方法,将很大一部分废物回收为高质量的产品,旨在创造一个真正的循环经济。
然而,目前的回收实践没有达到这一目标。大多数塑料废物都是机械回收的:切碎,然后熔化。虽然这个过程确实会产生新的塑料产品,但它们的质量会随着每个回收步骤而下降。
另一种选择是化学回收,这可以避免质量损失。这种方法涉及将长链塑料分子(聚合物)分解成它们的基本构建块(单体),这些构建块可以重新组装成新的高质量塑料,从而创造一个真正可持续的循环。
来自塑料废物的燃料
随着化学回收方法的发展,最初的重点是将这些长聚合物链分解成可以用作液体燃料或润滑剂的短链分子。这赋予了塑料废物作为汽油、喷气燃料或发动机油的第二次生命。苏黎世联邦理工学院的科学家们现在为开发这一过程奠定了重要基础。这些使全球科学界能够参与更有针对性和更有效的回收发展工作。 科技日报---新技术将塑料废物转化为财富
大多数饮料瓶盖是由聚丙烯制成的。与聚乙烯一起,它们占所有塑料废物的60%。图片来源:Shibashish Jaydev/ETH苏黎世
催化工程教授Javier Pérez-Ramírez领导的小组的研究人员研究了如何用氢气分解聚乙烯和聚丙烯。在这里,第一步也是将塑料熔化在钢罐中。然后将气态氢引入熔融塑料中。
一个关键步骤涉及添加含有钌等金属的粉末催化剂。通过仔细选择合适的催化剂,研究人员可以提高化学反应的效率,促进具有特定链长的分子的形成,同时最大限度地减少甲烷或丙烷等副产物。
转速和几何形状是关键
Pérez-Ramírez团队的科学家Antonio JoséMartín解释说:“熔融的塑料比蜂蜜稠一千倍。关键在于如何在罐中搅拌它,以确保催化剂粉末和氢气完全混合。”通过实验和计算机模拟,研究小组证明,使用叶片平行于轴线的叶轮可以最好地搅拌塑料。与带倾斜叶片的螺旋桨或涡轮形搅拌器相比,这会导致更均匀的混合和更少的涡流。搅拌速度同样至关重要。它既不能太慢也不能太快;理想的速度接近每分钟1000转。
研究人员成功地开发了一个数学公式来描述整个化学回收过程及其所有参数。佩雷斯•拉米雷斯说:“每个化学工程师的梦想都是在他们的工艺中拥有这样的配方。”研究领域的所有科学家现在都可以精确计算搅拌器几何形状和速度的影响。
有了这个公式,未来的实验可以集中在直接比较不同催化剂在控制下混合的影响上。此外,这里制定的原则对于将该技术从实验室扩展到大型回收厂至关重要。“但就目前而言,我们的重点仍然是研究更好的塑料化学回收催化剂,”Martín说。

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