“白色垃圾”变身清洁柴油

作者:永利皇宫最新官方网站

千年难降解的废塑料,今后可能成为生产柴油的宝贵原料。最近,中科院上海有机化学研究所黄正研究员课题组找到了一种催化方法,能够将废塑料降解成清洁柴油。

更有意思的是,用来帮助降解废塑料的,则是石油炼制中会大量生成,但应用价值较低,又不适用于运输系统燃料的一些低碳烷烃。通过一个温和的化学反应,就能让聚乙烯废塑料和这些低碳烷烃主要变成有用的燃油,这篇论文今天凌晨在《科学-科学进展》网站上线,而在此之前,就有企业闻风前来寻求合作。

塑料瓶、塑料膜、塑料袋……作为现代三大高分子材料之一,塑料的身影可以说无处不在,可它使用后回收利用率很低,废弃之后又是千年难降解,构成了威胁环境的世界级难题———目前废塑料主要靠填埋和燃烧的方式处理,前者占用土地资源、污染地下水,后者则会造成大气污染。

永利皇宫最新官方网站,在塑料产品中,聚乙烯年产量最大,每年产量超过亿吨,同时又是最稳定、惰性的高分子之一,相对于聚丙烯、聚苯乙烯等塑料产品,更难降解。2012年2月,从事烷烃研究的黄正以“青年千人”身份从美国来到有机所,所长丁奎岭建议他尝试降解聚乙烯这个“顽固分子”。

“在有机化学领域,有一种著名的‘交换舞伴’的催化策略,我们把它借用了过来。”黄正告诉记者,聚乙烯其实是由成千上万个乙烯分子聚合而成的,当它们在“交换舞伴”的催化剂作用下,就会分成两个组份,分别与低碳烷烃的组分拉起手,形成新的两个分子——这样一来,聚乙烯分子就有可能变小。催化剂继续作用,聚乙烯分子还会不断与低碳烷烃拉手、拆分,直到其中大部分变成9至22个碳的柴油分子。

其实,这种催化剂之前已经被用来将低碳烷烃和低碳烷烃重组。黄正说,把“舞伴”换成聚乙烯,催化剂就成了降解废塑料的大功臣。“这项技术使用的低碳烷烃在石油工业中应用价值相对柴油、汽油要低很多。”他介绍,这类烷烃在石油炼制中大量产生,既不能作为天然气,又不能用作运输系统燃油,使用价值非常有限,“可它与聚乙烯‘拉手’后,不仅降解了聚乙烯,它自己也变成了柴油分子的一部分。”根据实验结果,0.3克聚乙烯废塑料瓶经过该方法降解之后,可以变成主要产物是柴油的1.8克油状物。

通过与美国加州大学尔湾分校管治斌课题组合作,黄正还使这个“交换舞伴”的过程变得更加绿色:降解反应温度只需150℃至200℃,通过控制催化剂结构或反应时间,科学家还可以选择最后生成柴油或聚乙烯蜡。而现有的高温裂解方法则需要超过400℃,产物也纷繁杂乱,难以利用。该催化体系一方面为解决“白色垃圾”环境污染提供了一种可能的途径,另一方面也“变废为宝”,促进了碳资源循环利用。

黄正强调,这项聚乙烯废塑料降解技术离工业化应用还有很长的一段路要走。目前,他们正在发展更高效、成本更低的聚乙烯降解催化剂,尽快将该反应从实验室推向中试。

(原载于《文汇报》 2016-06-18 02版)

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