中美科学家联手开发新技术破解“白色污染”



中美科学家联手开发新技术破解“白色污染”

中美科学家近日宣布，在降解聚乙烯废塑料方面取得突破，不仅为解决被称为“白色污染”的废塑料污染提供了一种可能的新途径，而且降解产物还可用于生产清洁柴油，促进碳资源循环利用。

这项研究由中国科学院上海有机化学研究所黄正课题组和美国加利福尼亚大学欧文分校管治斌课题组合作完成。相关论文发表在新一期美国《科学进展》杂志上。

废塑料造成的“白色污染”是目前世界各国面临的最棘手环保问题之一。年产量上亿吨的聚乙烯是产量最大的塑料产品，同时也是最具惰性、最稳定的高分子材料之一，难以降解。目前绝大部分废塑料主要通过填埋和焚烧处理，但前者占用土地资源且易污染地下水，而后者增加了碳排放还会造成大气污染。

在新研究中，科学家利用交叉烷烃复分解催化策略，使用廉价的低碳烷烃作为反应试剂和溶剂与聚乙烯发生重组反应，有效降低了聚乙烯的分子量和碳链长度。低碳烷烃是在石油炼制中大量生成的副产品，不能作为燃油或天然气，使用价值非常有限。

在这个体系中，过量存在的低碳烷烃好比“剪刀”，多次和聚乙烯重组反应，直至把分子量上万、甚至上百万的聚乙烯降解为可作为清洁柴油的烷烃。

新技术可以降解所有类型的聚乙烯，包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、以及线性低密度聚乙烯等，并且催化剂可兼容商业级别聚乙烯中的各种添加剂。在实际生活中，这一技术可用于降解各种聚乙烯废塑料，包括废塑料瓶、废塑料膜、以及废塑料袋等。

目前降解聚乙烯使用的是高温裂解法，但这种方法往往需要超过400摄氏度的反应温度，并生成非常复杂的产物，包括气、油、蜡、焦等，利用价值低。而新方法反应温度在150至200摄氏度之间，且无论聚乙烯废塑料结构如何，生成物均以直链烷烃为主，主要是可作为柴油的C9到C22烷烃，另外还有可作为添加剂应用在聚烯烃加工领域的聚乙烯蜡。

新技术的成本还有待降低。接下来，他们将研发更高效、更稳定、可回收的低成本聚乙烯降解催化剂。