让塑料回收在经济上更可行

AZoCleantech采访了巴斯大学的马修·琼斯教授，讲述了他的团队的创新和塑料垃圾回收，这将使升级回收成为一种更具成本效益的技术。琼斯描述了他的团队的过程，以及它在加速全球循环经济方面的重要性。

你能简要介绍一下你在巴斯大学的角色，以及你是如何开始研究塑料垃圾升级利用的吗?

我在巴斯大学工作了17年，主要研究可持续化学转化的新型催化剂。

我是一名研究人员和教师，花了很多时间和学生在一起。说实话，我们在塑料垃圾升级回收领域有点磕磕绊绊，有一个实验并没有达到我们想象的效果。我们注意到，我们没有制造聚合物，而是完全降解了它。我们很快意识到这一结果的重要性，并且已经在这个领域工作了好几年了。

为什么研究如何升级回收塑料很重要?

与塑料化学回收相关的主要挑战之一是需要回收产品与原始产品具有成本竞争力，原始产品传统上来自廉价的石化原料。然而，通过针对塑料垃圾中的增值产品通过升级循环，我们可以为行业提供经济激励，以采用新兴的可再生技术。这将有助于克服行业内不可避免的采用障碍，从而加速此类技术的采用。

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目前垃圾填埋场的塑料垃圾有多严重?这对我们的环境有什么影响?

目前，垃圾填埋场或自然环境中的塑料垃圾超过了所有生物生物量(4千吨)，最终成为21世纪最大的环境挑战之一^圣世纪。与此相关的环境后果包括污染和化学品泄漏，这可能破坏生态系统，特别是在水生环境中。

目前塑料垃圾升级回收的局限性是什么?

这取决于系统，但该领域的普遍挑战包括能源强度、废物产生和成本。

你能概述一下你的研究，包括所采用的方法和主要发现吗?

使用锌基催化剂和甲醇，我们在室温下在20分钟内完全分解了商用聚双酚a碳酸酯(BPA-PC)珠子。然后，废物可以转化为其化学成分，即双酚A (BPA)和碳酸二甲酯(DMC)，有助于在无限次循环中保持产品质量。

我们的研究结果发表在ChemSusChem，指出与以前的方法相比，该方法提高了工艺效率，并且条件更温和。

有希望的是，该催化剂还能耐受其他商业来源的BPA-PC(如CD)和混合废物饲料，增加工业相关性，同时在较高温度下耐受其他塑料(如聚乳酸(PLA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))。

你的研究和新技术将如何帮助回收塑料更具经济可行性?为什么这很重要?

传统上，聚碳酸酯的化学回收是能源密集型和昂贵的。我们的方法为温和条件下的聚碳酸酯回收创造了新的机会，有助于促进循环经济方法，并将碳无限期地留在循环中。如果我们要实现一个真正可持续和循环的未来，这是必不可少的。

你们温和快速的化学回收过程是如何在室温下在20分钟内分解商业聚珠的?

我们有效地利用甲醇和锌基催化剂的化学转化，将塑料垃圾转化为单体成分(BPA和DMC)，这反映在被分解的珠子中。

在生产过程中如何保持产品质量?为什么这很重要?

在反应完成后，通过去除挥发性成分，粗BPA很容易被回收。纯BPA可以通过从水中再结晶然后干燥得到。

DMC很容易通过挥发性成分的分馏得到(这是将其与溶剂2-Me-THF分离所必需的，后者具有类似的沸点)。我们希望双酚a和DMC都具有原始质量，这对重复使用至关重要。

双酚a回收方法如何防止有害环境污染物的泄漏?

如果BPA- pc废物逃逸到自然环境中，它就有可能在缓慢分解的过程中释放出BPA(其单体单位之一)。双酚a已被确定为一种可能的异种污染物，因此需要采取废物管理策略来安全管理它。通过回收BPA- pc的过程，我们可以防止这种废物泄漏到环境中，从而释放BPA。

该催化剂如何用于其他商业来源的BPA-PC和混合废物饲料?

这只需要我们改变BPA-PC的来源(例如，使用珠子或CD)或输入饲料(例如，我们放入反应容器中的东西)。事实上，我们在所有条件下都看到了相当的催化剂性能，这表明我们的催化剂是稳健的，这对工业相关性很重要。

在你的研究过程中，你的团队遇到了哪些挑战?这些挑战是如何克服的?

一个主要的挑战是制备与工业相关的催化剂，这依赖于它们的廉价和易于制备。为了克服这一问题，我们在催化剂开发的每个阶段都积极寻求简单的解决方案，采用符合这些标准的化学方法。

这个项目的下一步是什么?

目前，这项技术只在小范围内进行了演示。然而，我们现在正致力于催化剂优化和扩大工艺规模。

读者在哪里可以找到更多的信息?

链接至新闻稿:https://www.bath.ac.uk/announcements/upcycling-plastic-waste-into-more-valuable-materials-could-make-recycling-pay-for-itself/

纸张链接:https://doi.org/10.1002/cssc.202200255

关于Matthew Jones教授

我目前是巴斯大学无机化学教授;这是我喜欢的角色。

我非常喜欢博士生和本科生之间的互动。当学生们“学到了化学”或制造出一个新分子时，他们脸上的兴奋感永远不会变得乏味。我特别喜欢我们发表论文或从实验室得到一些意想不到的结果的那一天。