新的聚合物突破可能帶來回收利用的革命性變革
佛羅里達大學化學系喬治-B-巴特勒(George B. Butler)教授布倫特-薩默林(Brent Sumerlin)領導的研究小組取得了突破性進展,可能會徹底改變塑料的回收利用。他們採用創新方法處理聚合物,開發出一種新的回收方法,有望在不影響塑料質量的前提下降低能源需求。這種創新的化學回收方法涉及解聚,將聚合物還原為原始單體分子,從而可能產生更高質量的回收塑料。
Sumerlin 團隊使用的聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),更廣為人知的名稱是有機玻璃。圖片來源:Gustavo Raskosky/萊斯大學
美國乃至整個地球都面臨著一個緊迫的塑料問題,這已不是什麼秘密。儘管近幾十年來塑料的使用量急劇增加,但目前只有約10%的塑料最終得到了回收利用。
“我們的工作是對聯合國可持續發展目標提出的行動號召的回應,”Sumerlin 說。”為了減少塑料對環境的負面影響,新的回收戰略已勢在必行。”
塑料回收過程通常包括三個關鍵階段:收集、分類和再加工。消費者廢棄物的收集依靠個人將可回收物放入指定的垃圾箱,然後由回收人員收集。隨後,在回收廠進行分類,工人們將收集到的塑料進行整理,篩除非塑料材料,並將相似的塑料集中在一起進行再加工。
在最後的再加工階段,分揀出的塑料通常會被分解成更小的碎片,然後再熔化在一起並成型,從而製造出新的產品。這種方法通常會產生質量較低的再生塑料,因為構成這些塑料的聚合物分子會被分解成較短的部分。
與這種工業標準的熱再加工不同,Sumerlin 的團隊探索了一種不同的方法,即化學再循環。他們採用的是一種實驗性的、前景廣闊的策略,即誘導聚合物解聚,使其完全變回原來由更小的單體分子組成的聚合物。由此產生的單體可用於製備新的聚合物,其性能與塑料相似,甚至更好。
雖然這種方法已被證明在工業上是可行的,但Sumerlin 的研究生團隊開發了一種全新的方法,大大降低了實現解聚所需的能量。這項實驗工作由Sumerlin 小組的研究人員團隊完成,由研究生James Young 和Rhys Hughes 領導。
Sumerlin說:”這不僅可以用更少的能源回收塑料,還可以獲得質量更好的塑料。”
近年來,UF 的聚合物研究一直受到廣泛關注和資助。今年4 月,Sumerlin 和同事Austin Evans 獲得了美國國防部頒發的著名的MURI 基金,以推動他們在這一領域的研究。這些突破性的發現可能僅僅是釋放聚合物全部潛能的第一步。目前,在Sumerlin 和他的團隊的努力下,回收利用的未來充滿了無限可能,有望創造一個更環保、更可持續發展的明天。