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利用溶剂回收多层塑料的工艺有望减少生产过程中40%的塑料浪费

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4072020-12-02 收藏
多层塑料材料已经在食品和医疗包装中得到了数千种应用。它们能隔绝光线、氧气和水分,防止无菌注射器污染,延长食品的保质期。根据威斯康星大学麦迪逊分校的一份新闻稿,全球每年生产约1亿吨多层热塑性塑料——每层塑料由多达12层不同的聚合物组成。由于没有办法分离这些聚合物,几乎所有的塑料最终都会被填埋或焚烧。威斯康辛大学麦迪逊分校的工程师们开创了一种利用溶剂回收这些材料中聚合物的方法。这项技术被称为溶剂靶向回收和沉淀(STRAP)处理,其概念证明已发表在2020年11月20日的《科学进步》杂志上。
利用溶剂回收多层塑料的工艺有望减少生产过程中40%的塑料浪费

在聚合物溶解度热力学计算的指导下,通过使用一系列溶剂洗涤,威斯康星大学麦迪逊化学和生物工程教授George Huber和Reid Van Lehn及其学生使用STRAP工艺分离由聚乙烯、乙烯-乙烯醇和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的商用塑料中的聚合物。研究人员称,分离出来的聚合物在化学上与制作原始薄膜的聚合物相似。

该团队现在希望利用回收的聚合物来制造新的塑料材料,并证明这一过程有助于关闭回收循环。特别是,它可以使多层塑料制造商回收生产和包装过程中产生的40%的塑料废料。

“我们已经用一种多层塑料证明了这一点,”Huber说,“我们需要尝试其他多层塑料,扩大这项技术的规模。”

随着多层塑料的复杂性增加,确定能作用于每种聚合物的溶剂的难度也随之增加。这就是为什么STRAP依赖于Van Lehn使用的一种计算方法,称为现实溶剂的导体状筛选模型(COSMO-RS)来指导这个过程。COSMO-RS能够计算出目标聚合物在不同温度下在溶剂混合物中的溶解度,缩小了潜在溶剂的数量。使得该团队可以实验性地探索候选溶剂。

Van Lehn说:“这使我们能够处理这些更加复杂的系统,如果你真的要在回收世界中有所作为,这是必要的。”

最终的目标是开发一个计算系统,让研究人员能够找到溶剂组合来回收各种多层塑料。该团队还希望研究其使用的溶剂对环境产生的影响,并建立一个绿色溶剂数据库,使他们能够更好地平衡其功效、成本和环境影响。

该项目源于威斯康星大学麦迪逊分校在催化方面的专业知识。几十年来,该大学的化学和生物工程研究人员开创了溶剂反应的先河,将生物质(如木材或农业废弃物)转化为有用的化学物质或燃料前体。这些专业知识大部分也转化为溶剂型聚合物回收。

该团队正在通过新成立的由多所大学组成的废弃塑料化学升级循环中心继续进行STRAP加工研究,该中心由Huber领导。
来源:中塑在线,如侵删
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