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我国科学家40小时将“塑料垃圾”完全降解,并变成燃料!


     近段时间来,塑料包材正面临着环保风潮的巨大冲击,因为难以降解给环境带来巨大负担,各国政府纷纷出台严厉的环保措施在限塑与禁塑,塑料包装行业一片愁云惨雾。

     

     不过,近期一个研究成果,似乎又让塑行业看到了柳暗花明的春天。


     基于以上分析,中科大谢毅院士课题组在模拟的自然环境下,基于光诱导C-C裂解和偶联机理,将一次性塑料袋、餐盒、保鲜膜等塑料垃圾在不加入其他牺牲剂的情况下成功转化为高能量密度的C2燃料。在五氧化二铌(Nb2O5)的催化作用下,加点水,给点阳光,在空气中,只需要40 h,塑料聚乙烯就能100%转化为CO2,随后这些CO 2在光的诱导下被还原为有价值的CH3COOH(如图1所示)。


     图1. 在模拟自然环境下,废旧塑料通过两步反应得到C2燃料示意图。

     这一研究通过C-C裂解和耦合机制成功将废旧塑料变成了燃料,为解决白色污染开辟了新途径。

     图2. 在模拟自然环境下各种塑料光转化为C2燃料。

     研究者研究了纯PE、PP 和PVC在模拟自然环境中的光转化活性,发现PE、PP和PVC在光催化作用下仅仅耗时40 h、60 h和90 h就能100%转化为CO 2,CO 2的产量逐渐增加,随后达到峰值,产生和溶解的CO 2总摩尔数几乎与PE、PP或PVC中的碳摩尔数相等,说明塑料完全被光降解为CO2。


     综观全球各地的减塑政策,进度最快的莫过于直接禁止使用塑料袋的非洲国家们。厄立特里亚早在 2005 年就全面禁用塑料袋。其他还包括坦桑尼亚(2006)、乌干达(2007)、卢旺达(2008)、摩洛哥(2016年)、塞内加尔(2016)、索马里兰(2017年)与肯尼亚(2017)等国,不是全面禁用塑料袋,就是禁止制造、贩卖和使用塑料袋,违规甚至还有刑责的处罚。目前非洲 54 个国家中,有 34 个国家有限塑的相关政策。


     在欧美大陆,法国从 2020 年禁用抛弃式塑料餐具,以及德国汉堡禁止胶囊咖啡。欧盟日前宣布 2030 年要回收或重复使用境内的塑料包装。英国则是喊出 25 年内禁用塑料袋、宝特瓶、塑料吸管等用品。美国目前仅有加州全面禁用塑料袋、其余城市需付费购买纸袋或塑料袋,另包括纽约等数十个城市禁用保丽龙。

     在亚洲,台湾限塑令范围不断扩大,南亚各国更是不遑多让。孟加拉国是全球第一个、在 2002 年就全面禁用塑料袋!印度孟买在 2016 年禁止使用厚度小于 0.05 公厘的塑料袋,斯里兰卡也禁止塑料袋、塑料餐盘和塑料杯。东南亚的各国,也有范围大小不等的限塑政策,例如:缅甸的首都仰光政府禁止制造、贩卖及储存塑料袋;马来西亚在去年也宣布联邦直辖区(吉隆坡、纳闽、布城)禁止使用一般塑料袋,且商品包装费用由商家负担。亚洲其他地区,日本则宣布 2020 年起,所有零售商店都禁止提供免费塑料袋,中国则在 2008 年禁止商店提供免费塑料袋、禁止制造、贩卖和使用厚度小于 0.025公厘的塑料袋。

     圣路易斯华盛顿大学 Liberty Vittert 教授还算了一笔账。2018 年产生的塑料,可以装满 72 万亿个大购物袋。每个大购物袋可以装下 31 个塑料瓶,每个塑料瓶的制造成本是 3.25 美分,因此一个装满空塑料瓶的购物袋价值为 31 x 3.25 = 100.75 美分,约等于 1 美元。也就是说,2018 年产生的 72 万亿袋塑料垃圾,生产成本为 72 万亿美元。

     如此大的一个产业,如果能够找到塑料变燃料的解决方案,则中国塑料包装行业的前景又变得妙不可言!





来源:高分子科技前沿

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