科学家研发全新可回收塑料 可破坏其分子键重新利用

塑料是有用的，无处不在，但这并不总是一个好的组合。绝大多数塑料垃圾不能回收，这意味着它们最终将被掩埋或倾倒入大海。为了帮助解决这个问题，美国劳伦斯柏克莱国家实验室(LBNL)的研究人员现在已经设计了一种新型塑料，这种塑料显然可以在回收之前直接还原成其分子成分。

根据联合国的统计，全世界每年产生大约3亿吨塑料垃圾。因此，这种垃圾已经进入海洋的最深处，进入食物链，甚至可能在地球的地质记录上留下不可磨灭的印记。

随着人们对这一问题认识的加深，我们看到了对一次性塑料使用的禁止，大规模海洋清洁项目的启动，以及对回收塑料废物的创造性利用，例如将它们变成各种东西，如自行车道、鞋子、艺术装置和柴油。

然而，即使有了所有这些选择，大多数塑料垃圾最终还是会被掩埋或焚烧，主要是因为塑料是一种难以回收的材料。问题是不同类型的塑料通常被一起回收。这意味着它们都被捣碎成一种新的物质，具有一些相对不可预测的特性。

因此，伯克利实验室团队专注于其使用后的使用，而不是根据其使用寿命来设计塑料。这种叫做聚二酮乙酰胺或PDK的新产品，可以还原成它的分子成分，然后根据需要“重新组装”。

该研究的主要作者彼得·克里斯滕森说:“大多数塑料从未被回收过。”。“但是我们已经找到了一种组装塑料的新方法，并从分子的角度考虑回收利用。”

最基本的塑料成分是称为单体的分子，它们紧密结合在一起形成聚合物，并与其他化学添加剂混合。通常这些粘合剂很难裂开，但是PDK塑料中的单体设计更容易分离，并且可以在以后重新制成新的东西。

该研究的首席研究员布雷特·赫尔姆斯说:“有了PDKs，传统塑料中不变的分子键被可逆的分子键所取代，因此塑料可以更有效地被回收。”。

为此，一种旧的PDK塑料可以浸泡在酸中。这减少了这些键，将材料还原为其原始单体，并将它们与其他化学添加剂分开。这些单体可以在新的塑料产品中重复使用。

该团队测试了各种材料的混合物，然后证明了整个循环可以如预期那样工作。PDK塑料在酸中有效分解，然后获得的单重形成新的塑料。旧产品的颜色和其他属性不会影响新产品。该团队表示，通过添加新的化学物质，塑料也可以“升级”为更高质量的产品。

酸不是破坏分子键的唯一方法。其他可回收塑料显然可以通过加热或其他化学催化剂恢复到它们的单体状态。PDK和其他可回收塑料的最终目标是使塑料工业更加“循环”，而不是与海洋成线性关系。但当然，这需要一些非常大的基础设施改变，包括新的回收计划和专门的设施。

赫尔姆斯说:“我们正处于关键时刻，我们需要考虑现代回收设施所需的基础设施，以便将来对废物进行分类和处理。如果这些设施旨在回收PDK和相关的塑料，那么我们可以更有效地从垃圾填埋场和海洋转移塑料。这是一个激动人心的时刻，开始思考如何设计材料和回收设施来回收塑料。”

这项研究发表在《自然化学》杂志上。