解决白色污染新途径:把聚乙烯变成燃油

摘要

塑料给我们的生活带来了极大的便利,但由于绝大部分塑料在自然条件下难以降解,废弃塑料造成的白色污染问题也让人头疼不已。近日,中美两国的研究人员联手实现了解决白色污染的一条新途径:将废弃的聚乙烯转化为燃油。

题图

塑料给我们的生活带来了极大的便利,但由于绝大部分塑料在自然条件下难以降解,废弃塑料造成的白色污染问题也让人头疼不已。近日,中美两国的研究人员联手实现了解决白色污染的一条新途径:将废弃的聚乙烯转化为燃油。

这项新成果基于一种被称为“烯烃复分解反应(olefin metathesis)”的有机化学反应。如果有两种烯烃,其分子式分别为A=A和B=B (“=” 表示烯烃中的双键),在合适的催化剂作用下,二者可以发生重组,变成另一种结构的烯烃A=B。烯烃复分解反应已经被广泛应用于医药等领域,对这一反应的研究做出重要贡献的几位化学家分享了2005年的诺贝尔化学奖。

来自中国科学院上海有机化学研究所和美国加州大学尔湾分校的研究人员想到,如果A代表高分子结构,例如聚乙烯中长长的碳链,而B代表普通的小分子结构,例如那么通过烯烃复分解反应,高分子化合物的分子链就可以被逐渐变短,最终重新变成小分子,这样既有效消除了白色污染,又实现了资源的再利用。

但聚乙烯分子中不存在双键,因此他们在反应体系中添加了另一种催化剂,首先在聚乙烯分子中产生双键。而实验也证实了这一想法的可行性:这两种催化剂添加到聚乙烯与己烷、石油醚等小分子烷烃的混合物中,经过一段时间的反应后,聚乙烯得到了彻底的降解,其中50-85%的降解产物为液态的烷烃,可以被作为燃油使用,剩余的降解产物为石蜡。随后他们又进行了“实战演练”,用这一催化体系降解聚乙烯塑料瓶、塑料袋和包装膜等废弃物,也获得了成功。

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新型催化体系能够有效地降解聚乙烯(图片来自原论文)

由于聚乙烯是用途非常广泛的一种塑料,这项研究具有极其重要的意义。不过也有业内人士指出,这一研究要想实现大规模的应用还需要克服许多难题,例如反应速度太慢、对于所降解的聚乙烯的分子量有一定限制等。目前研究人员正在进一步优化催化剂体系,以期让这一方法早日帮助人类解决白色污染问题。

报道:Catalysts could turn trash bags into fuel

http://www.sciencemag.org/news/2016/06/catalysts-could-turn-trash-bags-fuel

论文:Efficient and selective degradation of polyethylenes into liquid fuels and waxes under mild conditions

http://advances.sciencemag.org/content/advances/2/6/e1501591.full.pdf

 

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