塑膠回收產業正嚴重地表現不佳。曾經生產過的塑膠廢棄物中,只有 9% 被回收,大約 12% 被焚化。這讓所有曾經生產過的塑膠中有 79% 仍然存在這個世界上。當人類正試著解決如何不那麼依賴這些材料,研究人員也正在調查,藉由將最常見的一種塑膠,即聚烯烴(polyolefin)轉成燃料,人們能夠如何重新使用它們。

研發新技術

美國德拉瓦大學(University of Delaware,UD)的研究人員在新論文中寫到:「單次用塑膠對環境造成很大的威脅,但是它們的回收,尤其是聚烯烴,已被證明相當具挑戰性。在論文中,我們提出了一種直接方法,選擇性地將聚烯烴轉換成具支鏈的液態燃料,包括柴油,航空煤油和汽油範圍內的烴類化合物。」

這絕對不是第一次科學家將塑膠轉換成燃料(事實上,人類多年來一直有報導這些方法),但是如同大部分的材料科學一樣,人們的目標是要以最低的成本與使用最少量的資源,將最多的塑膠轉換成最多的燃料。

而這個新技術與許多這些標準吻合:比起相似的技術,它運用了 50% 較少的能源;可以在正常廚房烤箱的溫度下完成;而且,不會添加任何的二氧化碳至大氣之中。這些優點均朝向正確的方向。UD 一位化學工程師安德魯·丹尼爾森(Andrew Danielson)說:「塑膠廢棄物是一項嚴重的環境議題。我相信這項研究可以幫助引導至塑膠再利用的更好方法。」

製程方法與優點

研究團隊使用一種叫做裂化反應(hydrocracking)的化學程序,藉由使用由沸石(zeolites)、與混合的金屬氧化物所組成的催化劑,來分解塑膠中的碳鍵結。其中,混合的金屬氧化物被用來分裂大分子,而沸石則助長支鏈分子的形成。此技術讓塑膠狀半流體更容易地轉變成最終產品。

UD 生物分子工程師迪昂·伏拉裘斯(Dion Vlachos)說:「若單獨只有這兩種催化劑中的其中一種,則反應表現不佳。但若在一起,則它們的組合具有魔力,能夠溶掉塑膠,並且沒有殘留下塑膠。這些材料並不是異類材料(exotic materials),所以我們能夠很快開始思考要如何使用這項科技。」

另外,作為一項額外的紅利,該團隊的製程不需要分開不同類型的塑膠,這非常有幫助,因為現今很多販賣的塑膠產品都是多成分的,可能是作為複合體、摻和物、或是擁有很多層不同類型的塑膠。

未來發展

當然,這離解決塑膠廢棄物問題還很遙遠,而且這僅是針對一項大議題中的一個徵狀進行處理。為了創造一個循環經濟,人類最終必須停止從地底抽取石油來製造塑膠,這是一件所有研究人員都很清楚的事。

伏拉裘斯說:「隨著這個循環經濟持續進行,這個世界必須要生產較少的原始塑膠,因為我們將會在未來重新利用現今所製作的材料。我們想要使用綠電來驅動製造新東西的化學製程,這是我們在未來 10 到 20 年將前往之處。聽起來這像是準備開始的時刻了。」

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參考資料:

  1. Bowler, J., (2021, April 23). Plastics Can Be Broken Down into Fuel, And We Just Found a Great Method for It. ScienceAlert
  2. Liu, S. et al., (2021, April 21). Plastic waste to fuels by hydrocracking at mild conditions. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.abf8283
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/scientists-create-a-better-way-to-break-down-plastics-into-fuel(圖:Liu et al., Science Advances, 2021)
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