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马丁教授在Nature Sustainability发表观点:转化废弃塑料,创造更美好的世界

2024/03/27

随着社会的不断进步,塑料这一重要的合成材料的产量在过去的一个世纪里急剧增加,成为了包装、运输、医疗和电子产业等多个领域中不可或缺的一部分,极大地方便了人们的生活。但是,塑料的广泛使用和大规模遗弃也造成了严重的环境问题。近年来,人们通过实施“限塑令”等方法,在减少塑料垃圾方面初见成效,但塑料在日常生活和产业中的广泛应用使其难以被完全摒弃。

塑料分子结构中存在高度有序的碳氢结构,若简单地丢弃或焚烧,不仅污染环境,也是一种资源浪费。因此,我们应将塑料废弃物视为有价值的碳资源,实现“变废为宝”。比如,我们可以通过保留一部分废塑料分子的碳-碳骨架,从完成了生命周期的废塑料中生产有用的化学品或燃料。通过这样的升级转化,不仅能够缓解废塑料造成的环境问题,还能高效利用废塑料中的含碳氢资源,迈向真正的循环经济。

鉴于在该领域的深入研究,北京大学化学与分子工程学院马丁教授近日受邀在Nature Sustainability发表World view观点文章,以“Transforming end-of-life plastics for a better world”为题,强调了废弃塑料升级转化对于缓解白色污染、实现循环经济的重要意义。

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期刊封面

废塑料升级转化技术的关键在于可持续性和高效性,包括提高物质利用率和降低能耗。对于真实废塑料,最大的挑战则在于混合废塑料的循环利用。针对这一问题,马丁提出了两种策略:1) 将混合废塑料转化为具有简单(或者单一)成分的产品;2) 分级转化混合废塑料。文章强调,无论采用哪种策略,合理的底层碳循环设计都至关重要。虽然这些转化过程需要复杂的设计和仔细的考量,但它可以真正地为解决复杂的混合废塑料问题铺平道路。

针对近年来生物可降解塑料产能迅速增加的态势,文章还提出,废弃塑料的转化应当将生物可降解塑料纳入进来。尽管这类废塑料能被生物分解,其降解过程却意味着碳资源的浪费和碳排放的增加。此外,研究者也可以针对可降解塑料中丰富的官能团设计特定的转化策略,这将为废弃碳资源转化为有价值的化学品开辟新途径。

此外,塑料废弃物中除了含有碳元素外,还含有氢元素,部分塑料还含有氧元素。在设计废弃塑料的转化策略时,我们不仅要关注碳循环,氢的循环也同样值得被重视。马丁认为,为了实现可持续的发展,研究者需深入研究废弃塑料升级转化中与“碳-氢循环”相关的基础问题,并将之与含氢资源分子如水分子、甲烷分子的活化结合,以实现碳氢资源的最佳利用。

废弃塑料的转化不仅揭示了从其中提取碳氢资源的巨大潜力,还为人们指明了一条新的道路,既减少对新的化石燃料的依赖,又能有效减轻环境污染,同时促进循环经济的实践,推动人类社会向可持续性发展迈进。




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