尽管全球都在努力朝着循环塑料经济的方向发展，但全球每年生产的400公吨塑料中，有超过四分之三的塑料最终成为废物。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一组研究人员展示了一种利用可再生能源来回收一种塑料的方法，这种塑料的使用量越来越大，但比其他流行的塑料回收更具挑战性。
在他们最近发表在《自然通讯》上的研究中，他们分享了他们的创新过程，展示了在向循环塑料经济转变的过程中利用可再生能源的潜力。
“我们想证明将可再生能源和循环塑料经济结合起来的概念，”博士后助理和合著者Yuting Zhou说，他与伊利诺斯州的两位化学教授，聚合物专家Jeffrey Moore和电化学专家Joaquin Rodriguez-Lopez一起进行了这项开创性的研究。
这个项目是由摩尔构思的，他有处理聚(邻苯二醛)的经验，聚缩醛的一种形式。聚甲醛(POM)，一种高性能缩醛树脂，用于各种行业，包括汽车和电子产品。作为一种热塑性塑料，它可以在加热时成型，在冷却时硬化，具有很高的强度和刚度，使其在某些应用中成为金属的有吸引力的更轻的替代品，如汽车上的机械齿轮。它由不同的化学公司生产，配方和名称略有不同，包括杜邦公司的德林。
在回收时，POM的高度结晶性使其难以分解。它可以被熔化并再次成型，但POM的原始材料特性失去了，限制了回收材料的用途。
“当聚合物作为产品使用时，它不是纯聚合物。它还会含有其他化学物质，如着色添加剂和抗氧化剂。因此，如果你只是简单地将其熔化并重塑，材料的特性就会丢失。”
伊利诺斯州研究小组的方法使用电力，可以从可再生能源中提取，并在室温下进行。
这种电介导的过程分解聚合物，将其分解成单体——这些分子与其他相同的分子结合形成聚合物。
在过去的五年里，我们在常见的合成塑料(如PE、PET和PS)的化学再利用方面取得了重大突破。
然而，对更具挑战性的POM的实验有限，特别是在电力驱动的过程中。
在这项研究中，研究人员展示了他们使用Delrin的方法。他们首先将聚合物的小珠子溶解在液体中，以松开聚合物链上的键。在电催化的下一阶段，德林聚合物链被分解成单体形式。
周说，关键是溶解塑料的有机溶剂。她测试了许多有机溶剂，从外用酒精开始，但只发现了一种有效的有机溶剂，六氟异丙醇，通常缩写为HFIP。
“这不是马上的事。他解释说，他们发现HFIP不仅可以溶解聚合物，而且可能在电催化阶段的解聚过程中起着关键作用。“它还可以作为具有应用潜力的质子供体(催化剂)。”
基本上，HFIP在电解过程中产生酸，研究人员认为，酸是将聚合物分解成单体的原因。
“这就是我们假设正在发生的事情，”她说。“可能还有其他潜在的解聚机制。但根据我们收集的所有实验证据，它更倾向于电介导的酸解聚过程。”
在成功地在纯POM的小珠子上展示了他们的工艺后，他们想尝试用德林制成的商业产品来进一步测试他们的方法，所以他们使用了化学实验室常用的由德林制成的keck夹棚。这个过程又一次奏效了。
“至少对我个人来说，这项工作更像是对我的一种鼓励，让我知道用电分解塑料并不是疯狂的想法。这是有可能的。这很有挑战性。这是有局限性的。我们会遇到很多困难。但这是可能的，”周说。“我们可以用电来分解一个真正的制成品。”
周表示，他们希望通过对更具挑战性的塑料进行实验，进一步探索电催化在塑料分解中的作用，目标是将聚甲醛选择性地升级为甲酸，并将这种方法应用于流动系统。
周说:“我们也希望这项工作能激励其他工程师和合成化学家，以及该领域探索和思考利用电来解构合成塑料。”
这篇题为《高结晶聚甲醛的异相电介导解聚》的论文发表在《自然通讯》杂志上。
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