该工艺从废物中制造出优质的塑料

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研究人员已经开发出一种将废旧塑料转化为原始质量塑料的有效工艺,这一进步可以提高塑料回收的商业可行性。

塑料回收利用
使塑料循环使用成为可能的技术系统,连接所有化石和生物来源的碳基材料(图片来源:查尔姆斯理工大学)

瑞典查尔姆斯理工大学的一个团队将塑料垃圾分解到分子水平。然后,产生的气体可以被转化成与原塑料质量相同的新塑料。

查尔默斯表示,新工艺可以在现有基础设施的框架内,将塑料工厂转变为回收炼油厂。

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回收工厂从废塑料中产生利润

塑料是一个主要的环境问题,因为它们不会在生态系统中分解和积累。由能源技术教授Henrik Thunman领导的研究小组将这种弹性视为一种资产。它不会降解的事实使循环使用成为可能,为废旧塑料创造价值,并为收集废旧塑料提供了经济激励。

“我们不应该忘记塑料是一种神奇的材料——它给了我们以前只能梦想的产品。问题是它的制造成本如此之低,以至于用石油和化石天然气生产新塑料比再利用塑料废物更便宜,”图曼在一份声明中说。

现在,通过蒸汽裂解塑料的化学回收实验,研究人员已经开发出一种将废旧塑料转化为原始质量塑料的工艺。

“通过找到合适的温度——大约850摄氏度——以及合适的加热速率和停留时间,我们已经能够在一小时内将200公斤塑料废物转化为有用的气体混合物的规模上演示所提出的方法。”然后可以在分子水平上回收,成为具有原始质量的新塑料材料,”Henrik Thunman说。

这些实验是在哥德堡的查尔默斯电力中心进行的。

目前的塑料回收模式倾向于遵循“废物等级”,在这种情况下,塑料被反复降解——质量越来越低——最后被燃烧以回收能量。

“相反,我们专注于从收集的塑料中捕获碳原子,并用它们来制造具有原始质量的新塑料——也就是说,回到废物层次的顶端,创造真正的循环。”

今天,全新的塑料是通过在石化工厂的“裂化装置”中粉碎化石石油和天然气馏分制成的。在拉炮内部,由简单分子组成的积木被创造出来,这些积木可以组合成许多不同的结构,从而产生各种各样的塑料。要从收集的塑料中做到同样的事情,需要开发新的工艺。

“我们现在正从最初的试验(旨在证明该过程的可行性)转向专注于开发更详细的理解。这方面的知识需要将处理过程从每天几吨扩大到数百吨。这就是它在商业上变得有趣的时候,”图曼说。

据说,这一过程适用于废物系统产生的所有类型的塑料,包括那些历史上储存在垃圾填埋场或海上的塑料。

现在,在大型石化工厂中使用收集和分类的塑料是可行的,因为收集了足够数量的材料,所以工厂理论上可以保持相同的产量。这些工厂每年需要大约1- 200万吨分类塑料废物进行转化,以达到目前从石油和化石天然气中获得的产量水平。

2017年,瑞典的塑料垃圾总量约为160万吨。其中只有8%左右被回收为低质量的塑料。查尔默斯的研究人员看到了一个创造塑料循环使用的机会,并绕过了生产各种高质量塑料对石油和化石天然气的需求。

研究结果发表在可持续材料与技术