新型植物基塑料可以以近乎完美的效率进行化学回收

德国化学家已经开发出两种可持续的塑料替代品，作为高密度聚乙烯的替代品，这归功于分子结构中的“断裂点”，可以更轻松地进行化学回收，效率提高了近十倍。

源自植物油的这种新塑料在周三于《自然》杂志上发表的一篇论文中作为低浪费，环保的替代品进行了介绍，替代了以每年数百万吨的速度进入自然生态系统的传统化石燃料基塑料。

如今，大多数回收利用是机械回收，其中将塑料分类并切成小粒，然后用于制造新的塑料。相比之下，化学回收利用热量或溶剂破坏塑料的长聚合物链，以回收材料的初始单体成分。

发展化学回收技术的障碍之一也是塑料成为有用材料的原因：塑料在其分子结构中具有很强的碳-碳键。聚乙烯是最常见的塑料，它需要至少600摄氏度才能破坏这些键以回收单体，并且以低于10％的速率进行化学回收。

该研究的主要作者，德国康斯坦茨大学化学材料科学系系主任斯特凡·梅金说：“在这种情况下，碳氢化合物链的稳定性相当成问题。” “要真正将它们分解成小分子，需要高温并且需要大量能量，而且收率也不是很好。”

梅金和他的同事创造的塑料化合物具有化学键，这种键更容易断裂，因此化学回收它们将更加有效。

对两种材料进行化学回收，这两种材料是聚酯和聚碳酸酯的形式，需要将它们置于乙醇或甲醇中，催化剂的温度仅为120摄氏度，或者在无催化剂的情况下为150摄氏度。然后研究人员将塑料冷却并重结晶，然后过滤掉。在聚碳酸酯的情况下，回收了96％的初始材料。

随着回收行业的需求停滞，可回收材料堆积在仓库和垃圾填埋场中，化学回收已成为减少塑料浪费的解决方案的一部分。行业组织美国化学理事会赞扬了这项新兴技术，它可以通过减少塑料废料并将其重新用于新产品中，从而在循环经济中发挥重要作用。

然而，这种方法并非没有推push。环保组织全球焚化炉替代品联盟2020年的一份报告批评了当前化学回收技术缺乏研究和报告，并称该过程耗能巨大，并可能排放有害化学物质。该组织说，化学回收还分散了限制塑料生产以减少浪费的努力。

在新的研究中，化学家发现，当塑料中包含染料或填充剂（例如碳纤维）时，回收过程就起作用了，这两种染料或填料都会给机械回收带来挑战。当酒精溶剂中包含其他塑料碎片时，也可以成功回收塑料。

选择植物油作为合成塑料的原料，主要是因为它们有用的长链。与用于生产世界大多数塑料材料的原油和其他化石燃料相比，它们的来源更具可持续性。

新塑料与高密度聚乙烯非常相似，被广泛使用的塑料被标记为回收编号2。化学家进行的测试发现，这三种材料具有可比的性能，例如结构，弹性和分子量，尽管聚碳酸酯和聚酯的塑料较低。熔点和结晶点。

它们也比聚乙烯更适合3D打印，并且在回收和再利用后仍保持其特性。

梅金发现的新材料的缺点之一是成本。他说，乙烯是“化学工业中最便宜的构件”，因此，＆＃34;在当前市场和法律框架条件下与常规聚乙烯竞争非常困难。

Mecking和他的同事们正在进行将其新塑料用于3D打印的正在进行的研究，他说，最初的应用对于进一步开发这种材料并最终扩大其产量将是令人兴奋的。 这些新塑料由于其设计的断裂点，因此在自然界中的降解速度也可能比普通聚合物更快，这也是德国化学家感兴趣的一个问题。 2月17日在《自然》杂志上发表了“聚乙烯类材料的闭环回收”一文。 该研究的作者是康斯坦茨大学的ManuelHäussler，Marcel Eck，Dario Rothauer和Stefan Mecking。 主要作者是斯特凡·梅金。