科学家研制出一种可能实现无限次回收的新型塑料

A bundle of pressed bottles made from PET (polyethylene terephthalate) plastic is stored at Poly Recycling AG company in Bilten, Switzerland April 3, 2019. REUTERS/Arnd Wiegmann - RC18BC780C60
The plastic, called PDK could create a closed-loop and zero-waste recycling process.Image: REUTERS/Arnd Wiegmann
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到现在,你可能已经听说过这样一个数据:只有约9%的塑料真正得到了回收,其余的则进入垃圾填埋场和海洋。为了应对塑料危机,许多关注环保的人正弃用这种材料——但加利福尼亚州伯克利的一组科学家却在尝试改变这种材料。根据一项研究,科学家开发出一种新型塑料,能够实现闭环、零废弃回收。这种塑料名为聚(二酮烯胺),简称PDK。

来自加利福尼亚州伯克利的劳伦斯伯克利国家实验室分子铸造厂的四位研究人员开展了这项研究,研究成果发表于期刊《自然·化学》。正如该研究摘要所述,科学家发现,如果塑料“发生可逆聚合”,就能回收高价值单体,并将其重新制造成新材料。科学家还表示,与传统塑料不同,PDK塑料每次回收后都能保持同样的强度和价值。(稍后会详细介绍。)

据伯克利实验室新闻中心发布的一则新闻稿,科学家在对PDK进行测试时,发现了它成为闭环塑料的可能性。研究人员彼得·克里斯滕森将不同的酸涂在用于制造PDK胶粘剂的玻璃上时,注意到胶粘剂的组成恢复成了最初的单体。

研究人员继续测试PDK,还发现酸可以将单体与添加剂分离。在传统塑料回收过程中,添加剂无法与单体分离。科学家继续对PDK进行试验,最终发现PDK单体可以重新制成聚合物,再由此制成全新的塑料材料。

“我们正处于一个关键时期,需要思考如何建设基础设施,让回收设施实现现代化,以满足未来废弃物分类和处理的需求。”首席研究员布雷特·赫尔姆斯在向伯克利实验室新闻中心发表的声明中说。

“如果这些设施的设计能够回收或升级再造PDK及相关塑料,我们就能更有效地减少进入垃圾填埋场和海洋的塑料。”赫尔姆斯接着说,“现在正是开始思考如何设计材料和回收设施、实现塑料循环利用的好时机。”

Image: 彼得·克里斯滕森等人/伯克利实验室

话虽如此,究竟为什么需要改进塑料及其回收流程?原因在于,与铝或玻璃不同,塑料只能有限次回收——据Earth911称,通常只能回收一两次。这是因为塑料经过机械回收后,聚合物性能会退化,塑料结构也会变弱。

此外,添加到塑料制品中的填料、染料和化学物质会增加塑料回收的难度。据O.Berk称,塑料回收一两次后,只能降级回收制成公园长椅、聚酯织物和排水管等物品。这些物品无法再回收,使用寿命结束后会被送往垃圾填埋场。此外,目前对制造商而言,再生塑料往往比原生塑料成本更高,因此市场对再生塑料的需求较低。

然而,PDK有望改变塑料回收的方式。PDK取代传统塑料,以及PDK回收取代传统回收,可能都需要一段时间。但如果最终实现,就能让大量塑料免于进入垃圾填埋场和海洋。

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