@ 2019.05.11 , 10:00

美科学家发明了一种可被高度降解的塑料

在一个完美的世界里,塑料不会把垃圾填埋场当做终点——这是人类数十年来努力实现的愿景。不幸的是,某些塑料不像其他塑料那样易于降解,限制了我们重复利用它们的效率。但是一种革命性的新型塑料可能会改变一切。

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员发明了新型塑料聚合物,可以它们的分子就像乐高积木那样易于分解和重组。

“大多数塑料从未被重复使用,”化学家Peter Christensen说,“但我们发现了一种新式塑料,可以被降解到分子尺度。”

所有塑料制品都是或多或少的基本分子——或单体——重复堆积而成,就像是一块块砖石砌成建筑;所有的分子都衍生自有机物质如石油。

这种粘稠的分子框架可与各种化学品混合,赋予塑料多种特性,使我们能够将它们变成购物袋、服装、吸管和家具等。

一些塑料可以被分解,但并非所有都如此。我们或许可以将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)饮料瓶扔进回收箱,但把坚韧的热固性塑料玩具或器具放进回收箱就毫无意义。

许多塑料都会受到粘附在分子链上的添加剂的影响,或变色,或软化/硬化,继而为有使用价值的产品。

研究人员希望重新设计热固性塑料的结构以实现可回收利用,但为了真正解决地球上不断增长的塑料危机,我们需要尽可能高效和简单地完成降解过程,伯克利实验室开发的新型塑料或许就是未来的雏形。

它的结构单元是一种被称为二酮烯胺的单体:一种通过将三酮粘附在胺上形成的化合物。

将这些单元冷凝成链条,形成所谓的聚(二酮二胺)——或PDK ——塑料,只需放置在强酸溶液中浸泡12小时即可轻松降解。

化学家和团队负责人Brett Helms表示,“使用PDK,传统塑料的不可逆的分子结构被可逆键替代,从而可以实现更有效地重复回收。”

我们可以直接破坏聚合物的结构,让塑料的核心单元在所谓的闭循环中一次又一次地与各种添加剂分离。

研究人员通过利用其他物质(包括玻璃纤维和阻燃化学品)污染PDK和酸性溶液来测试回收过程,发现添加剂对降解过程几乎没有影响。

最终得到的初级塑料成分,可以再次通过几个简单的步骤褪色或褪强化,彻底转变成另一种塑料类型。

“利用化学手段,我们把塑料的生命周期从线性变成环形。”Helms说,“在没有别的选择的时候,我们的塑料自有用武之地。”

目前,大部分塑料回收工作都不尽如人意。虽然一些国家正竭尽所能,但像美国这样的国家可回收的PET几乎不到四分之一。

政府可以制定政策,但最终,需要金钱和技术来实现。今年早些时候,研究人员展示了我们如何使塑料回收工作变得有利可图:他们发明了将塑料转化为燃料的方法。

当然,推广和大工业生产PDK塑料,还需要进一步测试该聚合物在各种场景中的适用性。无论多么环保,没有消费者会选择无法负担重量的购物袋。

但无论结果如何,这代表了塑料的未来——我们迫切需要它。

该研究发表在Nature Chemistry上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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