塑料混合物通常很難回收。一項10月13日發(fā)表于《科學》的研究稱，經(jīng)過兩個步驟，塑料混合物可被分解成更小且有用的化學成分。
回收這些“頑固”的塑料加劇了地球面臨的環(huán)境問題。盡管現(xiàn)有化學方法可以分解它們的長聚合物鏈，但這些手段很難大規(guī)模實施。
為此，美國國家可再生能源實驗室化學工程師Gregg Beckham團隊開發(fā)了一種新型分解工藝。研發(fā)人員之一、新加坡國立大學化學家Ning Yan說：“以前只有少數(shù)幾項研究報告了塑料混合物的化學再循環(huán)，將化學和生物途徑結(jié)合起來分解塑料混合物的情況更是罕見。”
該團隊首先使用鈷或錳基催化劑進行催化氧化反應，將堅韌的聚合物鏈分解為含氧有機酸分子。這種方法的靈感來自2003年杜邦公司化學家Walter Partenheimer的一項研究，后者用這種方法將單一塑料分解為苯甲酸和丙酮等化學物質(zhì)。
不過，Beckham希望把有機酸分子轉(zhuǎn)化為更容易商業(yè)化的東西。為了做到這一點，研究小組向微生物“求助”。其中經(jīng)過改造的惡臭假單胞菌，能將不同的有機小分子作為碳源。
“這是一種非常有趣的生物。”Beckham說。研究小組設計用這些微生物消耗含氧有機酸分子，后者是研究人員通過自氧化反應從不同塑料中合成的，其中包括聚乙烯中的二羧酸、PET中的對苯二甲酸和聚苯乙烯中的苯甲酸。
該過程產(chǎn)生了兩種化學成分，分別用于制造高質(zhì)量的性能增強聚合物和生物聚合物。加州大學圣巴巴拉分校化學家Susannah Scott說：“生物方法可以獲取多種碳源，并將其轉(zhuǎn)化成單一產(chǎn)品。在這種情況下，一種分子可以用來制造可高度生物降解的聚合物。”
研究人員使用純聚合物顆粒的塑料混合物開發(fā)了這一工藝，同時也在日常產(chǎn)品的塑料混合物上進行了測試。
Beckham說：“我們從超市里購買了高密度聚乙烯制成的牛奶包裝瓶，從自動售貨機上購買了PET制成的一次性飲料瓶，還有聚苯乙烯或聚苯乙烯制成的泡沫塑料杯。”
論文合作者、威斯康星大學麥迪遜分校Shannon Stahl表示，這一工藝過程的規(guī)模化是一個挑戰(zhàn)，其中一個問題是自氧化反應的溫度。“需要進行更多基礎化學研究，以確定這個反應是如何進行的，進而提高反應產(chǎn)率。”
不過，Stahl補充說，許多公司已經(jīng)在研究自氧化反應，以便將二甲苯轉(zhuǎn)化為對苯二甲酸—— 一種PET前體分子。Beckham則表示，該團隊正在對其流程進行經(jīng)濟分析和生產(chǎn)周期評估。
另一個問題是，市場對該工藝產(chǎn)生的小分子產(chǎn)品的需求量遠小于廢塑料數(shù)量。“這一技術(shù)是否會擴大規(guī)模，取決于其市場競爭力。”Yan說。
(王方)
