中美科學(xué)家聯(lián)手開發(fā)新技術(shù)破解“白色污染”

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中美科學(xué)家聯(lián)手開發(fā)新技術(shù)破解“白色污染”

中美科學(xué)家近日宣布，在降解聚乙烯廢塑料方面取得突破，不僅為解決被稱為“白色污染”的廢塑料污染提供了一種可能的新途徑，而且降解產(chǎn)物還可用于生產(chǎn)清潔柴油，促進碳資源循環(huán)利用。

這項研究由中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所黃正課題組和美國加利福尼亞大學(xué)歐文分校管治斌課題組合作完成。相關(guān)論文發(fā)表在新一期美國《科學(xué)進展》雜志上。

廢塑料造成的“白色污染”是目前世界各國面臨的最棘手環(huán)保問題之一。年產(chǎn)量上億噸的聚乙烯是產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品，同時也是最具惰性、最穩(wěn)定的高分子材料之一，難以降解。目前絕大部分廢塑料主要通過填埋和焚燒處理，但前者占用土地資源且易污染地下水，而后者增加了碳排放還會造成大氣污染。

在新研究中，科學(xué)家利用交叉烷烴復(fù)分解催化策略，使用廉價的低碳烷烴作為反應(yīng)試劑和溶劑與聚乙烯發(fā)生重組反應(yīng)，有效降低了聚乙烯的分子量和碳鏈長度。低碳烷烴是在石油煉制中大量生成的副產(chǎn)品，不能作為燃油或天然氣，使用價值非常有限。

在這個體系中，過量存在的低碳烷烴好比“剪刀”，多次和聚乙烯重組反應(yīng)，直至把分子量上萬、甚至上百萬的聚乙烯降解為可作為清潔柴油的烷烴。

新技術(shù)可以降解所有類型的聚乙烯，包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、以及線性低密度聚乙烯等，并且催化劑可兼容商業(yè)級別聚乙烯中的各種添加劑。在實際生活中，這一技術(shù)可用于降解各種聚乙烯廢塑料，包括廢塑料瓶、廢塑料膜、以及廢塑料袋等。

目前降解聚乙烯使用的是高溫裂解法，但這種方法往往需要超過400攝氏度的反應(yīng)溫度，并生成非常復(fù)雜的產(chǎn)物，包括氣、油、蠟、焦等，利用價值低。而新方法反應(yīng)溫度在150至200攝氏度之間，且無論聚乙烯廢塑料結(jié)構(gòu)如何，生成物均以直鏈烷烴為主，主要是可作為柴油的C9到C22烷烴，另外還有可作為添加劑應(yīng)用在聚烯烴加工領(lǐng)域的聚乙烯蠟。

新技術(shù)的成本還有待降低。接下來，他們將研發(fā)更高效、更穩(wěn)定、可回收的低成本聚乙烯降解催化劑。