随着社會的不斷進步,塑料這一重要的合成材料的産量在過去的一個世紀裡急劇增加,成為了包裝、運輸、醫療和電子産業等多個領域中不可或缺的一部分,極大地方便了人們的生活。但是,塑料的廣泛使用和大規模遺棄也造成了嚴重的環境問題。近年來,人們通過實施“限塑令”等方法,在減少塑料垃圾方面初見成效,但塑料在日常生活和産業中的廣泛應用使其難以被完全摒棄。
塑料分子結構中存在高度有序的碳氫結構,若簡單地丢棄或焚燒,不僅污染環境,也是一種資源浪費。因此,我們應将塑料廢棄物視為有價值的碳資源,實現“變廢為寶”。比如,我們可以通過保留一部分廢塑料分子的碳-碳骨架,從完成了生命周期的廢塑料中生産有用的化學品或燃料。通過這樣的升級轉化,不僅能夠緩解廢塑料造成的環境問題,還能高效利用廢塑料中的含碳氫資源,邁向真正的循環經濟。
鑒于在該領域的深入研究,beat365官方网站馬丁教授近日受邀在NatureSustainability發表Worldview觀點文章,以“Transforming end-of-life plastics for a better world”為題,強調了廢棄塑料升級轉化對于緩解白色污染、實現循環經濟的重要意義。
廢塑料升級轉化技術的關鍵在于可持續性和高效性,包括提高物質利用率和降低能耗。對于真實廢塑料,最大的挑戰則在于混合廢塑料的循環利用。針對這一問題,馬丁教授提出了兩種策略:1) 将混合廢塑料轉化為具有簡單(或者單一)成分的産品;2) 分級轉化混合廢塑料。文章強調,無論采用哪種策略,合理的底層碳循環設計都至關重要。雖然這些轉化過程需要複雜的設計和仔細的考量,但它可以真正地為解決複雜的混合廢塑料問題鋪平道路。
針對近年來生物可降解塑料産能迅速增加的态勢,文章還提出,廢棄塑料的轉化應當将生物可降解塑料納入進來。盡管這類廢塑料能被生物分解,其降解過程卻意味着碳資源的浪費和碳排放的增加。此外,研究者也可以針對可降解塑料中豐富的官能團設計特定的轉化策略,這将為廢棄碳資源轉化為有價值的化學品開辟新途徑。
此外,塑料廢棄物中除了含有碳元素外,還含有氫元素,部分塑料還含有氧元素。在設計廢棄塑料的轉化策略時,我們不僅要關注碳循環,氫的循環也同樣值得被重視。馬丁教授認為,為了實現可持續的發展,研究者需深入研究廢棄塑料升級轉化中與“碳-氫循環”相關的基礎問題,并将之與含氫資源分子如水分子、甲烷分子的活化結合,以實現碳氫資源的最佳利用。
廢棄塑料的轉化不僅揭示了從其中提取碳氫資源的巨大潛力,還為人們指明了一條新的道路,既減少對新的化石燃料的依賴,又能有效減輕環境污染,同時促進循環經濟的實踐,推動人類社會向可持續性發展邁進。
鍊接:https://www.nature.com/articles/s41893-023-01224-3
排版:高揚
審核:李玲,彭海琳