在用過的口罩、雜貨袋和食品包裝袋中，有很多潛在的有用原材料。但是，不斷製造更多這些一次性塑料比回收和循環利用它們要便宜得多。現在，由美國能源部西北太平洋國家實驗室領導的一個國際研究小組已經破解了阻礙以前嘗試分解這些持久性塑料的難題。他們在今天的《科學》雜誌（2023年2月23日）上報告了他們的發現。
一種將低密度塑料垃圾轉化為燃料和原材料的新方法有望幫助關閉碳循環。資料來源：梅蘭妮-赫斯-羅賓遜的藝術作品|太平洋西北國家實驗室
通常情況下，回收塑料需要"裂解"或拆開堅韌而穩定的鍵，這也使它們在環境中如此持久。這一裂解步驟需要高溫，使其變得昂貴和耗能。
新方法的創新之處在於將裂解步驟與第二個反應步驟結合起來，立即完成轉化為類似汽油的液體燃料，而不產生不必要的副產品。第二個反應步驟使用了所謂的烷基化催化劑。這些催化劑提供了一種目前由石油工業部署的化學反應，以提高汽油的辛烷值。
在目前的研究中，至關重要的是，烷基化反應緊接著裂解步驟，在一個單一的反應容器中，接近室溫（70攝氏度/158華氏度）。
研究報告的作者、PNNL的化學家Oliver Y. Gutiérrez說："裂解只是為了打破鍵，導致它們以一種不受控制的方式形成另一個鍵，而這是其他方法中的一個問題。這裡的秘密配方是，當你在我們的系統中打破一個鍵時，會立即以一種有針對性的方式製造另一個鍵，給你帶來你想要的最終產品。這也是在低溫下實現這種轉換的秘密。"
在他們的研究中，由德國慕尼黑工業大學的科學家共同領導的研究小組指出，石油工業最近單獨發展，將這裡報告的工藝的第二部分商業化用於原油加工。
該研究的資深作者、PNNL綜合催化研究所所長、德國慕尼黑工業大學化學教授Johannes Lercher說："工業界已經成功地部署了這些新興的烷基化催化劑，這表明它們具有穩定的特性。這項研究指出了一個實用的新解決方案，以關閉廢舊塑料的碳循環，它比許多其他正在提出的方案更接近於實施。"
在他們的研究中，研究人員指出了他們發現的一個局限性。該工藝適用於低密度聚乙烯產品（LDPE，塑料樹脂代碼4），如塑料薄膜和可擠壓瓶，以及聚丙烯產品（PP，塑料樹脂代碼5），這些產品在美國的路邊回收項目中通常不被收集。高密度聚乙烯（HPDE，塑料樹脂代碼2）將需要進行預處理，以使催化劑能夠接觸到它需要打破的鍵。
以石油為基礎的塑料廢料是一種尚未開發的資源，可以作為有用的耐用材料和燃料的起始材料。全球每年生產的3.6億噸塑料中，有一半以上是本研究的目標塑料。但是，看到堆積如山的塑料並感受到它的價值，需要有創新者的心態、化學家的聰明才智，以及現實主義者對相關經濟的理解。這些科學家正試圖通過應用他們在有效打破化學鍵方面的專業知識來改變這一動態。
Lercher說："為了解決持久的廢棄塑料問題，我們需要達到一個臨界點，在這個臨界點上，收集塑料並將其返回使用比將其作為一次性用品更有意義。研究結果表明，我們可以在溫和的條件下迅速進行這種轉換，這為推進這一臨界點提供了一種解決方案。"