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美实验室开发新塑胶材质,无论什麽制品都能无限次回炉重造

美实验室开发新塑胶材质,无论什麽制品都能无限次回炉重造

便宜好用的塑胶制品方便了人类,但成为地球与其他生物的噩梦。我们能否在环保大前提下享受方便性?美国科学家最近开发出新一代突破性塑胶,其内部分子就像乐高积木一样可以任意重建,使塑胶制品无限次数回收再利用,有望减少塑胶废物流入海洋或垃圾掩埋场的量。

塑胶主要组分为大分子聚合物(聚合物又由称为单体的小分子构成),接着添加各种化学品(染料、阻燃剂等),使之变色、软化、硬化而形成不同样貌,如塑胶袋、鞋子、吸管、家具、鞋子、玩具、手机壳等。

然而这些添加剂会与单体小分子形成强烈化学键,难以分离,当回收工厂先将各种化学成分不同的塑胶如:硬塑胶、弹性塑胶、透明塑胶、染色塑胶等,全部混合在一起研磨、压碎成块,然后再把塑胶大杂烩重新熔化成新材料时,我们基本上无法预测新材料会从杂烩中继承哪些特性。

这导致我们几乎无法以低成本回收塑胶,除了 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)材质的塑胶回收率高了点外,其他多数塑胶制品都难以重制利用。

最终,这些垃圾可能进入海洋堆积、食物生态链、焚化炉焚烧、甚至可能在日积月累的垃圾掩埋过程中,于地球地质记录上留下到此一游的痕迹。

不过现在,美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员设计出称为「聚二酮烯胺(PDK)」的新塑胶,其内部分子构成有如乐高积木,只要在高强酸性溶液中浸泡 12 小时,就能将化学添加剂与单体分离,让塑胶制品回复最原始的分子状态,不再是过去的「降级回收」,而是「升级重新利用」。

▲ PDK 材质的单体分子在强酸溶液中浸泡,可以分离出原塑胶制品的任何化学添加剂。

团队于实验中测试了各种不同化学剂的塑胶材料(如下 GIF 图),PDK 塑胶于强酸中被有效分解,最后所得单体小分子可重制成全新塑胶品,不受旧产品的颜色、其他特性等影响。如果今天你回收一个 PDK 材质的塑胶表带,它有机会在之后成为 PDK 材质制成的电脑键盘。

这种新型可回收塑胶也许是目前许多不可回收塑胶的良好替代品,团队接下来希望可以持续开发具机械性能的 PDK 塑胶,以及引入植物原料调整绿色配方。新论文发布在《自然-化学》(Nature Chemistry)期刊。

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