科学家开发新型化学技术能将废弃塑料转化为八戒体育高价值的化学品
栏目:行业动态 发布时间:2023-12-14

  八戒体育在我们的日常生活中,塑料几乎随处可见。比如,能安全接触食品或饮品的食品级塑料,用于工业产品制造的工业级塑料等。令人好奇的是,被使用之后的塑料都去哪了呢?

  资料显示,目前全球范围内产生的所有塑料,只有不足 10% 能实现回收利用,其余的塑料都被焚烧、堆积在垃圾填埋场或散落到环境中 [1]。而可被回收的塑料大部分采用的方法是传统的机械回收法。

  据了解,通过该方法能够回收的材料比较有限,主要是聚对苯二甲酸乙二醇酯(矿泉水瓶)和高密度聚乙烯(清洁剂瓶)八戒体育。诸如柔性薄膜材料(塑料袋)、多层材料(食物包装)和彩色塑料,都无法被回收。大部分回收处理后制成的产品性能比初生塑料下降,价格相对较低。

  在塑料垃圾与日俱增的当下,化学家们一直在不断地寻找更好的方法,使塑料可以转化为其他高价值产品的原材料。其中,热裂解、溶剂溶解和加氢断裂等以化学方法回收废塑料的新技术,得到了学术界和工业界的广泛关注。

  我们无法用同一种技术去回收或者升级回收所有的塑料,考虑到经济,环境影响等因素,在不同的情况中不同的技术可以得到应用。热裂解正在被商业化,然而工业界尚且没有找到合适的的方法去处理热裂解油 [1]。

  近期,来自美国威斯康星大学麦迪逊分校课题组,开发了一种新型化学回收技术,能够将废塑料转化为高价值的化学品。该技术采用热裂解和加氢甲酰化两种化学过程,不仅能够在真正地增加塑料的价值的同时减少碳排放,还为解决塑料回收的现实挑战开辟了更多可能性。

  威斯康星大学麦迪逊分校博士后研究员李厚谦为该论文的第一作者,威斯康星大学麦迪逊分校乔治·W·胡贝尔(George W. Huber)教授担任该论文的通讯作者。

  如上所说,热裂解和加氢甲酰化,是该技术涉及的两种化学过程。其中,热裂解用来加热塑料,加氢甲酰化用于处理热裂解油。

  “其实,除了热裂解,行业也会采用焚烧的方法处理塑料。两者的不同之处在于,前者是在没有氧气或氧气很少的情况下加热塑料,主要产生热裂解油可以进而产出高附加值高用量的化学品。后者是在氧气中燃烧塑料,主要产生二氧化碳和水。”李厚谦表示。

  从经济效应和环境保护角度考虑,热裂解法是更优化的选择。据李厚谦介绍八戒体育,现在有许多公司正在搭建相关工厂,以实现对每年上千吨塑料的处理 [1]。在此过程中,有大量热裂解油被制造出来。

  到现在为止,蒸汽裂解是工业界处理热裂解油的主要方式。这里,需要说明的是,蒸汽裂解法存在两方面的局限性。首先是这种方法需要用到氢气产生乙烯或者丙烯进而制备初生塑料,但此途径制备烯烃的产率较低(

  其次是热裂解油中有很多烯烃,会在蒸汽裂解的反应器中聚合,使反应器无法正常运行,进而导致无法大量处理热裂解油 [1, 2]。

  基于此,在该研究中,研究团队主要利用加氢甲酰化对热裂解油进行处理。具体来说,运用均相催化和非均相催化技术,他们先通过加氢甲酰化,把热裂解油中的烯烃转化为醛,再将这些醛还原为一元醇和二元醇八戒体育八戒体育,氧化为一元羧酸和二元羧酸,胺化为一元胺和二胺。

  第一,可以把塑料这种低价值产物,变成具有高附加值的化学品,比如表面剂、清洁剂等。“这些物品的价值都很高,并在全球具有很高的产量。如果用普通的方式进行生产,需要很繁琐的化学步骤八戒体育。而我们这项技术大大简化了其中的工艺流程。”李厚谦说。

  第二,该技术的成熟度相对而言比较高,能够实现规模化产出,以便更快地解决目前面临的废塑料挑战。

  第三,利用该技术生产的高价值化学品,比用石油原料生产的化学品,在二氧化碳排放量上至少降低了 60%。并且,该技术可以实现良好的经济效益。