新能源燃料配方和工艺(闭合碳循环：塑料升级改造将塑料袋转化为燃料)

Posted 2023-05-28

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新能源燃料配方和工艺(闭合碳循环：塑料升级改造将塑料袋转化为燃料)

在用过的口罩、杂货袋和食品包装袋中，有很多潜在的有用原材料。但是，不断制造更多这些一次性塑料比回收和循环利用它们要便宜得多。现在，由美国能源部西北太平洋国家实验室领导的一个国际研究小组已经破解了阻碍以前尝试分解这些持久性塑料的难题。他们在今天的《科学》杂志（2023年2月23日）上报告了他们的发现。

一种将低密度塑料垃圾转化为燃料和原材料的新方法有望帮助关闭碳循环。资料来源：梅兰妮-赫斯-罗宾逊的艺术作品|太平洋西北国家实验室

通常情况下，回收塑料需要"裂解"或拆开坚韧而稳定的键，这也使它们在环境中如此持久。这一裂解步骤需要高温，使其变得昂贵和耗能。

新方法的创新之处在于将裂解步骤与第二个反应步骤结合起来，立即完成转化为类似汽油的液体燃料，而不产生不必要的副产品。第二个反应步骤使用了所谓的烷基化催化剂。这些催化剂提供了一种目前由石油工业部署的化学反应，以提高汽油的辛烷值。

在目前的研究中，至关重要的是，烷基化反应紧接着裂解步骤，在一个单一的反应容器中，接近室温（70摄氏度/158华氏度）。

研究报告的作者、PNNL的化学家Oliver Y. Gutiérrez说："裂解只是为了打破键，导致它们以一种不受控制的方式形成另一个键，而这是其他方法中的一个问题。这里的秘密配方是，当你在我们的系统中打破一个键时，会立即以一种有针对性的方式制造另一个键，给你带来你想要的最终产品。这也是在低温下实现这种转换的秘密。"

在他们的研究中，由德国慕尼黑工业大学的科学家共同领导的研究小组指出，石油工业最近单独发展，将这里报告的工艺的第二部分商业化用于原油加工。

该研究的资深作者、PNNL综合催化研究所所长、德国慕尼黑工业大学化学教授Johannes Lercher说："工业界已经成功地部署了这些新兴的烷基化催化剂，这表明它们具有稳定的特性。这项研究指出了一个实用的新解决方案，以关闭废旧塑料的碳循环，它比许多其他正在提出的方案更接近于实施。"

在他们的研究中，研究人员指出了他们发现的一个局限性。该工艺适用于低密度聚乙烯产品（LDPE，塑料树脂代码4），如塑料薄膜和可挤压瓶，以及聚丙烯产品（PP，塑料树脂代码5），这些产品在美国的路边回收项目中通常不被收集。高密度聚乙烯（HPDE，塑料树脂代码2）将需要进行预处理，以使催化剂能够接触到它需要打破的键。

以石油为基础的塑料废料是一种尚未开发的资源，可以作为有用的耐用材料和燃料的起始材料。全球每年生产的3.6亿吨塑料中，有一半以上是本研究的目标塑料。但是，看到堆积如山的塑料并感受到它的价值，需要有创新者的心态、化学家的聪明才智，以及现实主义者对相关经济的理解。这些科学家正试图通过应用他们在有效打破化学键方面的专业知识来改变这一动态。

Lercher说："为了解决持久的废弃塑料问题，我们需要达到一个临界点，在这个临界点上，收集塑料并将其返回使用比将其作为一次性用品更有意义。研究结果表明，我们可以在温和的条件下迅速进行这种转换，这为推进这一临界点提供了一种解决方案。"