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廢塑料能否成為有用的燃料來(lái)源？
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| 發(fā)布時(shí)間：
2023/3/16 |
Erwin Reisner教授說(shuō)，塑料垃圾場(chǎng)可能成為未來(lái)的油田。
“實(shí)際上，塑料是另一種形式的化石燃料，”劍橋大學(xué)能源與可持續(xù)發(fā)展教授賴斯納教授說(shuō)?！八缓芰亢突瘜W(xué)成分，我們想要解鎖?！?br />
但構(gòu)成塑料的化學(xué)鍵經(jīng)久耐用，在有史以來(lái)創(chuàng)造的70億噸塑料中，只有不到10%被回收利用。
艾倫·麥克阿瑟基金會(huì)塑料項(xiàng)目經(jīng)理迪利亞娜·米哈伊洛娃(Dilyana Mihaylova)說(shuō)：“我們的采掘、回收、制造廢物的經(jīng)濟(jì) [意味著] 價(jià)值數(shù)十億美元的寶貴材料丟失了?！?br />
全世界每年生產(chǎn)超過(guò)4億噸塑料——大致相當(dāng)于全人類的重量。今天，大約85% 最終進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)或消失在環(huán)境中，并在那里停留數(shù)百年，甚至數(shù)千年。
現(xiàn)在，人們正在競(jìng)相尋找打破這些化學(xué)鍵的最佳方法，并回收鎖在塑料中的地球?qū)氋F資源。
機(jī)械回收，其中廢塑料被清洗、切碎、熔化和重整，隨著時(shí)間的推移塑料會(huì)降解，并可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不一致。
塑料行業(yè)熱衷于化學(xué)回收，其中使用添加劑來(lái)改變廢塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，將其變回可用作原材料的物質(zhì)，或許用于制造汽油和柴油等燃料。
但這種方法目前成本高、效率低，并受到環(huán)保組織的批評(píng)。
“所以，”米哈伊洛娃女士說(shuō)，“正如我們無(wú)法通過(guò)循環(huán)利用擺脫塑料污染危機(jī)一樣，我們也不能依靠塑料制燃料工藝來(lái)解決問(wèn)題?！?br />
新的太陽(yáng)能系統(tǒng)能否指明前進(jìn)的方向？
Reisner 教授和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種工藝，可以同時(shí)將兩種廢物流（塑料和二氧化碳）轉(zhuǎn)化為兩種化學(xué)產(chǎn)品——全部由陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)。
該技術(shù)將二氧化碳和塑料轉(zhuǎn)化為合成氣——?dú)錃獾瓤沙掷m(xù)燃料的關(guān)鍵成分。它還生產(chǎn)廣泛用于化妝品行業(yè)的乙醇酸。
該系統(tǒng)通過(guò)將催化劑、加速化學(xué)反應(yīng)的化合物集成到光吸收器中來(lái)工作。
“我們的工藝在室溫和室溫下工作，”他說(shuō)。
“當(dāng)你把它暴露在陽(yáng)光下時(shí)，反應(yīng)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。你不需要任何其他東西?！?br />
而且，賴斯納教授保證，該過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生有害廢物。
“化學(xué)反應(yīng)很干凈，”他說(shuō)。
其他太陽(yáng)能技術(shù)有望解決塑料污染和二氧化碳轉(zhuǎn)化問(wèn)題，但這是第一次將它們結(jié)合在一個(gè)單一的過(guò)程中。
Reisner 教授說(shuō)：“將這兩者結(jié)合起來(lái)意味著我們?yōu)檫@個(gè)過(guò)程增加了價(jià)值?！?“我們現(xiàn)在有四個(gè)價(jià)值流——減少塑料廢物、減少二氧化碳排放，以及生產(chǎn)兩種有價(jià)值的化學(xué)品。我們希望這將使我們接近商業(yè)化。”
此外，Reiner教授說(shuō)他的系統(tǒng)可以處理其他不可回收的塑料垃圾。
“通常，被食物垃圾污染的塑料會(huì)被焚燒，但這種塑料對(duì)我們真的很有好處。事實(shí)上，食物是一種很好的基質(zhì)——所以它讓我們的過(guò)程更好地進(jìn)行。”
世界各地的研究人員正在尋找將不需要的塑料變成有用的東西的方法。
分解后，塑料元素可以重新制成無(wú)數(shù)新產(chǎn)品，包括清潔劑、潤(rùn)滑劑、油漆和溶劑，以及用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的可生物降解化合物。
大自然已經(jīng)找到分解聚合物的方法——由非常大的分子組成的物質(zhì)——而塑料是一種合成聚合物。
樸茨茅斯大學(xué)高級(jí)研究員Victoria Bemmer博士說(shuō)：“那里已經(jīng)存在具有分解 [聚合物] 酶的細(xì)菌。”
“我們可以通過(guò)非常輕微地改變它們的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整這些酶 - 使它們運(yùn)行得更快，使它們更堅(jiān)固或更穩(wěn)定?！?br />
Bemmer博士和她的團(tuán)隊(duì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)了多種酶，這些酶適用于解構(gòu)各種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，一種聚酯。
Bemmer博士說(shuō)，這些酶以類似于化學(xué)回收的方式分解塑料，但由于它們類似于自然界中發(fā)現(xiàn)的酶，因此該過(guò)程可以在更“良性”的條件下進(jìn)行。
在化學(xué)回收使用化學(xué)品的地方，樸茨茅斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)能夠使用水。他們需要的最高溫度為70C，這意味著與其他工藝相比，能源消耗可以保持在較低水平。
Bemmer博士和她的團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)他們的酶，并希望他們的工作也能幫助他們?yōu)樗芰戏b創(chuàng)造可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
由PET制成的滌綸是世界上使用最廣泛的服裝纖維。
然而，使用酶回收合成織物并不容易。添加染料和其他化學(xué)處理使它們難以在自然過(guò)程中降解。
“聚酯絕對(duì)是一種痛苦，”Bemmer 博士說(shuō)?！傲硗?，它很少只是純聚酯。你也會(huì)發(fā)現(xiàn)混合纖維?！?br />
該團(tuán)隊(duì)希望他們的酶能夠?qū)U紡織品中的PET還原為簡(jiǎn)單的積木湯，準(zhǔn)備好重新制成新的聚酯。
“我們還處于非常早期的階段，”Bemmer 博士說(shuō)?！拔覀冞€不知道這些織物的染料和添加劑是否會(huì)抑制酶在聚酯鏈上的作用。希望它們不會(huì)產(chǎn)生影響，我們可以繼續(xù)進(jìn)行，但如果有影響，我們可以開(kāi)發(fā)我們的進(jìn)一步酶?！?br />
全球塑料產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2060年將增長(zhǎng)兩倍。對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，回收仍然是解決問(wèn)題的重點(diǎn)，但一些人認(rèn)為這永遠(yuǎn)不夠。
回到劍橋，賴斯納教授的團(tuán)隊(duì)正朝著商業(yè)化的方向“邁出一小步”。他們計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)以生產(chǎn)更復(fù)雜的產(chǎn)品，并希望有一天該技術(shù)可用于開(kāi)發(fā)完全由太陽(yáng)能供電的回收廠。
Reisner教授說(shuō)，每年已經(jīng)生產(chǎn)了大約6億噸合成氣，但主要來(lái)自化石燃料。
“如果我們能制造合成氣，我們就可以進(jìn)入幾乎所有的石化行業(yè)并使其可持續(xù)發(fā)展?！?br /> |
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