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。
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。
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