回收PET和HDPE等容易回收的塑料已經(jīng)夠難的了，但是處理“不可回收”的聚合物又是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。西儲(chǔ)大學(xué)和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校正在為難以回收的聚合物提供解決方案。
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的化學(xué)和生物工程教授George
Huber在該校的新聞刊物中指出，他希望通過(guò)熱解技術(shù)“利用他在生物燃料方面的專(zhuān)長(zhǎng)，開(kāi)展一項(xiàng)新的研究，從而完成塑料回收的循環(huán)”。Huber于2008年聯(lián)合創(chuàng)立了Anellotech，這家公司最近宣布了其Plas-TCat技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室演示，該技術(shù)可以將混合塑料廢料直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)品。
最近，Anellotech成功地將一個(gè)樂(lè)事薯片袋轉(zhuǎn)化為對(duì)二甲苯，對(duì)二甲苯是用于制造飲料瓶的PET原生料的主要化學(xué)物質(zhì)。該轉(zhuǎn)換還產(chǎn)生了高產(chǎn)率的苯、甲苯和烯烴，用于制造一系列塑料，包括聚乙烯、聚丙烯、尼龍、ABS和聚碳酸酯。
在過(guò)去的15年里，Huber主要專(zhuān)注于生物質(zhì)，領(lǐng)導(dǎo)了將木材廢料和其他植物生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為可持續(xù)液體燃料的工作，這一過(guò)程涉及德克薩斯州西爾斯比的一家工廠的熱解。受不可回收塑料污染海洋報(bào)告的激勵(lì)，Huber開(kāi)始研究同樣的塑料技術(shù)。熱解可以將塑料分解成化學(xué)原料，然后再回收成燃料，甚至可以在一個(gè)可重復(fù)多次的過(guò)程中用于制造塑料原生料。
在其他聚合物研究中，西儲(chǔ)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，可以將不可回收的熱固性塑料轉(zhuǎn)變成可回收的熱固性塑料，并將其再加工成新產(chǎn)品。熱固性材料一旦固化，就不能重塑。熱固性聚合物設(shè)計(jì)用于工業(yè)、汽車(chē)和電氣等需要穩(wěn)定性和耐用性的場(chǎng)合?？紤]到熱固性聚合物也相當(dāng)昂貴，回收它們的能力就變得相當(dāng)重要。
在西儲(chǔ)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)工作的是大學(xué)杰出教授、大分子科學(xué)與工程領(lǐng)域的Thomas W. and Nancy P. Seitz教授和Ica
Manas-Zloczower教授，以及Manas-Zloczower實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Liang Yue。
Manas
Zloczower和Yue發(fā)現(xiàn)了一種新方法，可以將以前堅(jiān)硬的熱固性塑料分解成樹(shù)脂，就像使用熱塑性塑料一樣，可以用來(lái)制造一種全新的產(chǎn)品。
強(qiáng)大的化學(xué)交聯(lián)分子網(wǎng)絡(luò)使熱固性塑料耐熱、耐腐蝕和其他環(huán)境因素。然而，同樣的力量也使它們更難分解和回收。
Manas-Zloczower和Yue正通過(guò)將永久性的、交叉連接的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)常規(guī)方法(如熱壓成型或注塑成型)進(jìn)行重塑和再加工，以制造出具有可比性或更好價(jià)值的新產(chǎn)品。
2018年，Yue開(kāi)始在Manas Zloczower的工程實(shí)驗(yàn)室案例學(xué)院(Case School of Engineering
lab)研究這一概念，使用溶劑輔助方法將適當(dāng)?shù)拇呋瘎U(kuò)散到環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中。他們稱這一新工藝為“玻璃化”，因?yàn)樗軐峁绦运芰限D(zhuǎn)化為一種稱為玻璃聚合物的新材料，這種材料可以進(jìn)行改造和再加工。到目前為止，Yue已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室用少量的材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。但是他和Manas
Zloczower正在與工業(yè)合作伙伴討論使用一種稱為“機(jī)械化學(xué)球磨”的工藝，在不使用溶劑的情況下生產(chǎn)成噸的可重復(fù)使用的粉末樹(shù)脂。
Manas
Zloczower說(shuō)，過(guò)去兩年的研究部分由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助，但她和Yue正在與大湖能源研究所和西儲(chǔ)大學(xué)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室密切合作，以確定潛在的行業(yè)合作伙伴、研究資助者，并采取下一步措施，在工業(yè)規(guī)模上全面測(cè)試這一過(guò)程。
