回收聚乙烯

本周，美国科学家宣布了一种分解和回收塑料的新方法。这是个好消息，因为全球每年生产数百万吨塑料，但其中只有不到20%被回收利用。大多数最终被填埋，一些被焚烧，大量最终进入海洋，在那里降解成可能有害的微塑料。塑料的部分问题在于它是一种非自然的化学物质，自然界没有简单的方法来对付它，所以它只是悬浮在周围。但是John Hartwig和他的同事们已经开发出了一种相对低温的化学过程，可以分解成组成聚乙烯的长碳原子链，并将它们分解成短分子的气体“丙烯”，这是制造许多其他材料的宝贵原料。他告诉我它是如何工作的……

约翰:聚乙烯是由多个单位的乙烯通过碳/碳键组合而成，这种键非常稳定。所以我们所做的是一个三步的过程首先我们引入一个变化到链中提供了一种阿喀琉斯之踵，然后我们可以切断这个链。也许一个很好的类比是如果你把聚合物链想象成一条物理链就像你在五金店买到的那种链上的链接非常稳定你不能把它们分开。但是如果我们对聚合物链进行化学改变将其中一个键转变成项链上的扣环，就可以打开了。现在我们有办法在温和的条件下打破这些链条。但是还有两个额外的步骤来重新排列变化，并附着一个非常小的分子来将它们分解成非常非常小的片段。

Chris -我想问的是，要把这个东西拆开需要插入多少个所谓的“卡扣”?在什么情况下你需要这样做?因为对回收过程的批评之一是，如果你不小心，你最终会产生比你节省的碳足迹更大的碳足迹!

约翰-对。这些链条中只有不到1%需要转化为搭扣。碳链到环扣的转变，是在200度的温度下进行的，这对化学过程来说是相当低的温度。

克里斯-你到底是怎么做的?改变这些链的机制是什么?这样你就可以对它们进行修改，使它们分解?

约翰:第一步是脱氢反应，去除氢，因此得名。我们用催化剂来做。催化剂中含有铂。这是一种铂锌催化剂。这是我们找到的最好的。一旦这个链环变成了一个环扣，我们就用两种催化剂。它是2005年诺贝尔奖的主题，它被称为烯烃分解催化剂。所以基本上是用两条链，它们有一个扣环，解开扣环，然后把链放回一起。然后我们有另一个反应会占用这个环。我们把这个搭扣箱往链条里走一点然后在那一点上把链条断开，从末端剪下一小段，形成一条更短的链条。 And then we do that about a thousand times to turn the solid polyethylene into a gas propene. That's our final product.

Chris -这是一个可以在一个地方进行这三个反应的单一反应吗?还是你必须先做一件事，然后再做下一件，再做下一件?这有多实际?

约翰-对。我们实际上把它写成两个。我们先进行脱氢反应，然后再进行全班移动。但是它的开启和关闭，这两个反应是同时进行的。还有一项非常密切相关的研究也发表了，他们一起进行了研究，但产出比我们的低。因此，原则上，这三个步骤可以一起运行和实践。当我们分别运行它们时，我们的收益最高。

克里斯:你能得到什么样的收益?这是一种实用可行的工业技术吗?我们能很快看到它消化塑料袋吗?

约翰:嗯，最后一个问题的答案是，它需要很长时间来发展，但第一个问题的答案是，它的收益和它是否实用，收益非常高。几乎90%转化为丙烯。即使是废塑料，产率也在50%左右，而且可能更高，因为这些塑料并不都是聚乙烯。它们含有填料、颜色、染料和各种其他添加剂。但是从第一次发表这样的论文到付诸实践需要几十年的时间。所以我们需要催化剂非常非常稳定才能长时间运行，制造很多分子的产物也许十万次。而现在我们可能有10万个，而不是10万个。所以我们还有很多工作要做，但我们希望这能为我们的工作提供动力，并证明它在未来是可行的。

Chris -塑料目前的问题是——当我们第一次制造和使用它的时候，它是一种很棒的材料——当我们扔掉它的时候，它就变成了一种痛苦。它几乎毫无价值，不是吗?当它是一种废物时。你的流程是否意味着我们有可能对废塑料进行价值回报?从激励人们捡起它的意义上说，这能解决我们的问题吗?

约翰-这正是我的想法。所以我们要做的是把目标分解到像丙烯这样的小分子上它只有三个碳原子是制造各种其他东西的原料。这就是这种回收的理念，我们称之为化学回收或高级回收。