尽管全球各地都在努力迈向循环塑料经济，但全球每年生产的400吨塑料中，仍有超过四分之三最终成为废物。

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电力来回收塑料的方法，这种塑料的使用量不断增加，但回收比其他流行的塑料形式更具挑战性。

在最近发表在《自然通讯》上的研究中，他们分享了他们的创新过程，该过程展示了利用可再生能源向循环塑料经济转变的潜力。

“我们希望展示将可再生能源和循环塑料经济结合在一起的这一概念，”博士后助理兼合著者周宇廷说，他与伊利诺伊州的两位化学教授、聚合物专家杰弗里摩尔和电化学专家华金·罗德里格斯-洛佩斯。

该项目是由摩尔构思的，他拥有聚邻苯二甲醛(聚缩醛的一种形式)的工作经验。聚甲醛(POM)是一种高性能缩醛树脂，用于多种行业，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和模制，并在冷却时硬化，具有高强度和刚度，使其成为某些应用中较轻的金属替代品，例如汽车中的机械齿轮。它由不同的化学公司生产，其配方和名称略有不同，包括杜邦公司的Delrin。

回收时，POM的高度结晶特性使其难以分解。它可以再次熔化和成型，但POM的原始材料特性会丢失，限制了回收材料的用途。

“当聚合物用作产品时，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，如果你简单地熔化它并重塑它，材料性能总是会丢失，”周解释道。

伊利诺伊州研究小组的方法使用可以从可再生能源中获取的电力，并且在室温下进行。

这种电介导过程解构聚合物，将其分解成单体，即与其他相同分子结合形成聚合物的分子。

过去五年，PE、PET和PS等常见合成塑料在化学再利用方面取得了重大突破。

然而，对于更具挑战性的POM的实验非常有限，特别是用电力作为该过程的驱动力。

在这项研究中，研究人员展示了他们使用Delrin的方法。他们首先将聚合物小珠溶解在液体中，以松开聚合物链中的键。在电催化的下一阶段，Delrin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。她测试了多种有机溶剂，从外用酒精开始，但发现只有一种有效的有机溶剂，即六氟异丙醇，通常缩写为HFIP。

“这不是立即发生的。它必须静置几个小时，”周说，他解释说，他们发现HFIP不仅溶解聚合物，而且可能在电催化阶段的解聚中发挥关键作用。“它还可以作为具有应用潜力的质子供体(催化剂)。”

基本上，HFIP在电解过程中会产生酸，研究人员认为，正是酸将聚合物分解为单体。

“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。”

在纯POM小珠上成功演示了他们的工艺后，他们想尝试由Delrin制成的商业产品来进一步测试他们的方法，因此他们使用了化学实验室常用的由Delrin制成的keck夹棚。再次，这个过程奏效了。

“至少对我个人来说，这项工作更像是对我的一种鼓励，让我知道你不会疯狂地想用电来分解塑料。这是可能的。这是非常具有挑战性的。有限制。我们有很多墙。会击中。但这是有可能的，”周说。“我们可以用电来分解真正的制造产品。”

周表示，他们希望通过对更具挑战性的塑料类型进行实验，进一步探索电催化在塑料解构中的力量，目标是将POM选择性升级为甲酸，并将这种方法应用于流动系统。

“我们也希望这项工作能够激励其他工程师和合成化学家以及该领域探索和思考用电来解构合成塑料，”周说。

论文“高结晶聚甲醛的异质电介导解聚”发表在《自然通讯》上。

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