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變廢為寶!我科學(xué)家破解混合廢塑料回收難題


從觸手可及的快餐盒、礦泉水瓶到遍布生活的家電外殼、醫(yī)用器材,從田間鋪設(shè)的農(nóng)用地膜到屋頂高架的太陽(yáng)能光伏板,如今,塑料制品無(wú)處不在。然而,全球每年生產(chǎn)超過(guò)4億噸塑料,絕大部分在廢棄后因難以高效回收而長(zhǎng)期滯留於自然環(huán)境,造成嚴(yán)重的“白色污染”和巨大的資源浪費(fèi),成為困擾全球環(huán)境治理的突出難題。面對(duì)這一問(wèn)題,北京大學(xué)馬丁教授團(tuán)隊(duì)26日凌晨在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性研究,成功將復(fù)雜難處理的混合廢塑料變廢為寶,無(wú)須煩瑣分揀,可直接轉(zhuǎn)化為多種高附加值化學(xué)品,為根治全球塑料污染頑疾提供了新的思路?!蹲匀弧吠诎l(fā)文評(píng)論稱:“該成果是應(yīng)對(duì)全球年產(chǎn)巨量塑料問(wèn)題的重要進(jìn)展?!?/p>
為何廢塑料回收意義如此重大?馬丁告訴記者,在追求可持續(xù)發(fā)展的今天,由化石資源轉(zhuǎn)化而來(lái)的塑料,其生命周期不應(yīng)終結(jié)於環(huán)境中的污染物。相反,它們分子結(jié)構(gòu)中高度有序的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu),使其理應(yīng)被視為寶貴的碳資源。通過(guò)保留部分碳—碳骨架,將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品或燃料,不僅能有效緩解環(huán)境污染壓力,更能高效利用這些含碳?xì)滟Y源,減少對(duì)化石燃料的依賴,這對(duì)於我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。
然而,廢塑料回收之路充滿荊棘。馬丁表示,塑料本身結(jié)實(shí)、輕便、耐用的優(yōu)點(diǎn),恰恰成為其廢棄后難以自然降解的劣勢(shì)。更棘手的是,現(xiàn)實(shí)中的廢塑料來(lái)源極其混雜——餐盒、包裝袋、快遞袋、舊家電外殼、汽車內(nèi)飾、紡織材料等五花八門,不同種類塑料的結(jié)構(gòu)和特性差異巨大?!俺松倭咳鏟ET瓶、泡沫塑料、農(nóng)膜等可通過(guò)人工分揀較好回收外,絕大部分混合廢塑料的分揀過(guò)程復(fù)雜低效、成本高昂。傳統(tǒng)的熱解、焚燒或填埋方法,要麼污染大,要麼只能產(chǎn)出價(jià)值有限的燃?xì)饣虻推焚|(zhì)燃料油,經(jīng)濟(jì)效益低下。”
面對(duì)這一長(zhǎng)期存在的技術(shù)瓶頸,馬丁團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,開(kāi)發(fā)出名為“正交轉(zhuǎn)化”的策略。他們的秘訣在於:運(yùn)用先進(jìn)的核磁共振技術(shù),像為混合廢塑料“做體檢”一樣,精準(zhǔn)識(shí)別出其中各種關(guān)鍵的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元。接著,根據(jù)這些結(jié)構(gòu)單元的不同化學(xué)“性格”,量身定制“化學(xué)反應(yīng)套餐”,有步驟、分批次進(jìn)行精確轉(zhuǎn)化。最終,這套巧妙的流程成功地將來(lái)自實(shí)際生活的復(fù)雜混合塑料廢棄物轉(zhuǎn)化成多種高附加值的化學(xué)品。
記者了解到,這項(xiàng)技術(shù)有兩個(gè)突破性進(jìn)展:其一,徹底告別煩瑣分揀。它能夠直接處理生活中產(chǎn)生的最復(fù)雜的混合廢塑料,無(wú)論來(lái)源是餐盒、包裝袋、舊家電還是汽車內(nèi)飾、紡織品,均無(wú)須進(jìn)行復(fù)雜且效率低下的分類和預(yù)分離。其二,產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。其產(chǎn)出不再是低價(jià)值的燃?xì)饣蛉剂嫌?,而是高分子單體、醫(yī)藥中間體、香料原料等市場(chǎng)高價(jià)值化學(xué)品,經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的熱解回收方法。研究團(tuán)隊(duì)利用真實(shí)的混合生活塑料垃圾作為原料,成功高效地制備出了苯甲酸、乳酸、芳香胺鹽等多種重要化工原料,大幅提升了廢塑料資源化利用的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。
尤為令人振奮的是,這項(xiàng)技術(shù)的適用性極其廣泛。它不僅能在實(shí)驗(yàn)室處理“標(biāo)準(zhǔn)樣本”,更能有效應(yīng)對(duì)來(lái)自日常生活、工廠車間、紡織行業(yè)等各種復(fù)雜來(lái)源的塑料廢棄物。即使其中含有顏料、增塑劑、生物質(zhì)等常見(jiàn)雜質(zhì),這套方法也能從容應(yīng)對(duì),真正展現(xiàn)了“全場(chǎng)景、全塑料回收”的巨大潛力。“簡(jiǎn)言之,過(guò)去塑料回收受困於必須‘挑品種’,且產(chǎn)品價(jià)值有限﹔如今,該創(chuàng)新策略能讓混合廢塑料‘混著來(lái)’處理,並華麗轉(zhuǎn)身為高價(jià)值的‘寶藏’?!瘪R丁解釋。
“我們應(yīng)當(dāng)從根本上轉(zhuǎn)變觀念,將塑料廢棄物視為重要資源。這項(xiàng)研究的目標(biāo),就是實(shí)現(xiàn)廢塑料中碳?xì)滟Y源的高附加值轉(zhuǎn)化,真正‘變廢為寶’。我們期待這項(xiàng)混合廢塑料轉(zhuǎn)化解決方案,能夠在顯著減輕環(huán)境污染壓力的同時(shí),幫助我國(guó)減少對(duì)化石燃料的依賴?!瘪R丁說(shuō)。(記者晉浩天)
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