中美科學家聯手開發新技術破解“白色污染”

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中美科學家聯手開發新技術破解“白色污染”

中美科學家近日宣布，在降解聚乙烯廢塑料方面取得突破，不僅為解決被稱為“白色污染”的廢塑料污染提供了一種可能的新途徑，而且降解產物還可用于生產清潔柴油，促進碳資源循環利用。

這項研究由中國科學院上海有機化學研究所黃正課題組和美國加利福尼亞大學歐文分校管治斌課題組合作完成。相關論文發表在新一期美國《科學進展》雜志上。

廢塑料造成的“白色污染”是目前世界各國面臨的最棘手環保問題之一。年產量上億噸的聚乙烯是產量最大的塑料產品，同時也是最具惰性、最穩定的高分子材料之一，難以降解。目前絕大部分廢塑料主要通過填埋和焚燒處理，但前者占用土地資源且易污染地下水，而后者增加了碳排放還會造成大氣污染。

在新研究中，科學家利用交叉烷烴復分解催化策略，使用廉價的低碳烷烴作為反應試劑和溶劑與聚乙烯發生重組反應，有效降低了聚乙烯的分子量和碳鏈長度。低碳烷烴是在石油煉制中大量生成的副產品，不能作為燃油或天然氣，使用價值非常有限。

在這個體系中，過量存在的低碳烷烴好比“剪刀”，多次和聚乙烯重組反應，直至把分子量上萬、甚至上百萬的聚乙烯降解為可作為清潔柴油的烷烴。

新技術可以降解所有類型的聚乙烯，包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、以及線性低密度聚乙烯等，并且催化劑可兼容商業級別聚乙烯中的各種添加劑。在實際生活中，這一技術可用于降解各種聚乙烯廢塑料，包括廢塑料瓶、廢塑料膜、以及廢塑料袋等。

目前降解聚乙烯使用的是高溫裂解法，但這種方法往往需要超過400攝氏度的反應溫度，并生成非常復雜的產物，包括氣、油、蠟、焦等，利用價值低。而新方法反應溫度在150至200攝氏度之間，且無論聚乙烯廢塑料結構如何，生成物均以直鏈烷烴為主，主要是可作為柴油的C9到C22烷烴，另外還有可作為添加劑應用在聚烯烴加工領域的聚乙烯蠟。

新技術的成本還有待降低。接下來，他們將研發更高效、更穩定、可回收的低成本聚乙烯降解催化劑。