近年來,科學(xué)家們在降解回收塑料方面取得了很大成功,但并非所有塑料都能回收。例如,黑色聚苯乙烯做成的泡沫和塑料蓋就很難回收,因為其中含有大量的顏色添加劑?,F(xiàn)在,科學(xué)家找到一種光照法,可幫助塑料分解,以達(dá)到良好的回收效果。
由于黑色泡沫和黑色塑料蓋里使用了一定比例的炭黑(煤焦油、植物或石油產(chǎn)品燃燒不完全產(chǎn)生的材料),作為強化塑料物理性能的添加劑,使這類塑料難以被有效回收,最終被扔進垃圾掩埋場或被焚燒處理。
美國康乃爾大學(xué)和普林斯頓大學(xué)的化學(xué)家們,成功地通過使用陽光、白燈光的LED照射這些含有顏色的聚苯乙烯塑料,使其進行光熱轉(zhuǎn)換反應(yīng),讓這些塑料分解成鏈長較短的一、二和三苯乙塑料單元體。之后再將這些單元體們放入反應(yīng)設(shè)備內(nèi)干凈地分離,以此獲得可回收重復(fù)利用的塑料。該研究成果于今年11月底發(fā)布在《美國化學(xué)學(xué)會》上。
所謂光熱轉(zhuǎn)換方式,主要就是通過可見光在塑料顆粒表面附近加熱分解。光源離塑料表面的距離越遠(yuǎn),加熱程度越低。借此,研究人員可控制加熱的功率以提高分解的速率,同時還可對塑料進行較高的選擇性反應(yīng),避免產(chǎn)生不必要的衍生物。
他們先將商業(yè)黑色塑料中的染料“炭黑”作為主要的光熱劑,放到普通聚苯乙烯塑料(PS)里面,再利用可見光去照射光熱劑(光熱活性添加劑),使其局部在極短的時間內(nèi)升至高溫,這些高溫會將該塑料分解成聚苯乙烯單體。
研究人員發(fā)現(xiàn)這種方法有效后,就使用白色LED燈照射發(fā)泡聚苯乙烯(PS泡沫)、食品盒、咖啡杯蓋等8種常見的黑色食品容器進行實驗,且過程中沒有額外添加炭黑或其它的金屬催化劑。
結(jié)果顯示,這8種材料被成功分解成苯乙烯單體,產(chǎn)率為53%。若容器被菜籽油、醬油污染,其分解效率會降至46%。若被柳橙汁污染,其分解效率只剩下37%。
他們還發(fā)現(xiàn)將白色LED光源換成光線較強的太陽光,對這些黑色的聚苯乙烯照射5分鐘,就能收獲高達(dá)80%的產(chǎn)率。
另外,實驗人員還將不同顏色的PS與黑色PS進行不同比例混合,再分別用白色LED和太陽光照射,以觀察其分解狀況。結(jié)果顯示,這些PS混合物在白色LED照射下,其分解率在44.5%~46%之間,若在太陽光照射下平均分解率在66.8%,對全黑PS其分解率高達(dá)80%。
這些實驗結(jié)果顯示,其它顏色的聚苯乙烯塑料只需要與少量黑色聚苯乙烯塑料混合后,就能進行有效分解。這表明在今后分解聚苯乙烯塑料時,不需要挑出黑色塑料,也不用額外添加光熱劑,就可以良好分解該類型的塑料,使全彩色塑料得以高效回收。
參與這次實驗的人員一同對美國化學(xué)學(xué)會(ACS)表示,這種簡單的可見光照射回收方法,未來有可能用到其它含有添加劑的商業(yè)塑料中。