美實驗室開發新塑膠材質,無論什麼製品都能無限次回爐重造

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 10 日 17:26 | 分類 尖端科技 , 材料 , 環境科學 follow us in feedly


便宜好用的塑膠製品方便了人類,但成為地球與其他生物的噩夢。我們能否在環保大前提下享受方便性?美國科學家最近開發出新一代突破性塑膠,其內部分子就像樂高積木一樣可以任意重建,使塑膠製品無限次數回收再利用,有望減少塑膠廢物流入海洋或垃圾掩埋場的量。

塑膠主要組分為大分子聚合物(聚合物又由稱為單體的小分子構成),接著添加各種化學品(染料、阻燃劑等),使之變色、軟化、硬化而形成不同樣貌,如塑膠袋、鞋子、吸管、家具、鞋子、玩具、手機殼等。

然而這些添加劑會與單體小分子形成強烈化學鍵,難以分離,當回收工廠先將各種化學成分不同的塑膠如:硬塑膠、彈性塑膠、透明塑膠、染色塑膠等,全部混合在一起研磨、壓碎成塊,然後再把塑膠大雜燴重新熔化成新材料時,我們基本上無法預測新材料會從雜燴中繼承哪些特性。

這導致我們幾乎無法以低成本回收塑膠,除了 PET(聚對苯二甲酸乙二酯)材質的塑膠回收率高了點外,其他多數塑膠製品都難以重製利用。

最終,這些垃圾可能進入海洋堆積、食物生態鏈、焚化爐焚燒、甚至可能在日積月累的垃圾掩埋過程中,於地球地質記錄上留下到此一遊的痕跡。

不過現在,美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究人員設計出稱為「聚二酮烯胺(PDK)」的新塑膠,其內部分子構成有如樂高積木,只要在高強酸性溶液中浸泡 12 小時,就能將化學添加劑與單體分離,讓塑膠製品回復最原始的分子狀態,不再是過去的「降級回收」,而是「升級重新利用」。

▲ PDK 材質的單體分子在強酸溶液中浸泡,可以分離出原塑膠製品的任何化學添加劑。(Source:勞倫斯伯克利國家實驗室

團隊於實驗中測試了各種不同化學劑的塑膠材料(如下 GIF 圖),PDK 塑膠於強酸中被有效分解,最後所得單體小分子可重製成全新塑膠品,不受舊產品的顏色、其他特性等影響。如果今天你回收一個 PDK 材質的塑膠錶帶,它有機會在之後成為 PDK 材質製成的電腦鍵盤。

這種新型可回收塑膠也許是目前許多不可回收塑膠的良好替代品,團隊接下來希望可以持續開發具機械性能的 PDK 塑膠,以及引入植物原料調整綠色配方。新論文發表在《自然-化學》(Nature Chemistry)期刊。

(Source:勞倫斯伯克利國家實驗室

(首圖來源:pixabay