離子液體或解決塑料垃圾回收困境

2019-05-13 09:17:54

 

     塑料作為20世紀人類最重要的發明之一,其負面新聞卻屢見不鮮。去年10月,科學家稱首次在人類糞便中發現塑料微粒,這則新聞在社交媒體上被迅速點燃,人們為此陷入恐慌與反思,卻不知該如何應對。

  中國科學院過程工程研究所離子液體與綠色工程團隊的一項針對PET塑料回收的科研成果,給這個世界級難題指出了一個新思路:讓塑料垃圾經過回收利用循環起來,從源頭減少塑料制品的產出。“循環是建立綠色生態社會的必由之路。”過程工程所所長、離子液體與綠色工程團隊負責人張鎖江院士說。

  無法逃避的塑料污染

  作為20世紀人類最偉大的發明之一,塑料在日常生活的地位不容置疑,但如今也遭受眾多詬病。數據顯示,從塑料被發明開始,迄今為止,人類已經生產了約83億噸塑料。據統計,中國每年生產PET塑料超過4000萬噸,廣泛應用于飲料瓶、服裝纖維、電子元件等。廢棄的塑料垃圾只有很小一部分被回收利用,大部分只能通過焚燒和填埋的方式來處理,最終會有超過2000萬噸的塑料垃圾不經處理直接丟棄,這些垃圾在風力的影響下進入河流,然后匯入海洋。

  值得注意的是,曾經匯入海洋的塑料垃圾如今已經經過重重生態循環之后回到了人類身體。去年10月,奧地利環保署和維也納醫科大學發表報告稱,已經在人類糞便中發現塑料微粒,而源頭很可能是透過生物鏈的循環,人類把自己制造的塑料垃圾吃下肚了!這份報告指出,奧地利團隊向來自日本、意大利、芬蘭、荷蘭、波蘭、英國以及俄羅斯和奧地利等8個國家的志愿者,采集糞便樣本,受測者在提供樣本前1個星期,曾吃下含有塑料包裝食物及喝瓶裝水,其中6人曾吃過深海魚,無素食者,結果報告發現,全部糞便樣本都含有塑料微粒。

  2017年7月,中國發布了《禁止洋垃圾入境推進固體廢物進口管理制度改革實施方案》,提出2019年年底前,逐步停止進口國內資源可以替代的固體廢物。禁令頒布后,流入中國境內的塑料垃圾數量銳減,一些歷來靠加工回收進口塑料垃圾為生的“小作坊”相繼停產。

  “這些作坊式的回收車間不僅對再生塑料的品質很難把控,生產過程中對環境的污染破壞也極其嚴重。”過程工程研究所研究員、過程工程所PET塑料回收項目首席研究員呂興梅說,結束“小作坊”時代,將塑料回收利用正規化、規模化、產業化是行業的必經之路。

  相應的,一直高度依賴垃圾出口的歐美發達國家,正面臨著前所未有的垃圾處理、回收難題,但大多數國家在短期內并不具有相應的技術及設備支撐。

  今年,過程工程所擬與英國簽訂技術合作協議,計劃在英國建成萬噸級裝置,離子液體催化降解PET塑料綠色技術將助力當地解決塑料回收困境。

  塑料問題不是某個國家、某個地區的問題,而是全球共同面對的時代之弊。張鎖江說:“塑料和二氧化碳一樣,是世界最亟待解決的重要難題。”

  離子液體:神秘催化劑

  塑料從污染海洋環境、對海洋生物造成傷害,到真正開始危害人類,來勢兇猛,塑料回收技術的研發已刻不容緩。

  關于塑料回收利用方面,物理法是目前在中國普遍應用的塑料回收技術。“物理法主要靠高溫熔融,雖成本低廉,但弊端也明顯,”呂興梅說,物理法會讓再生塑料品質變差,一至兩次回收后便無法再利用,只能作為廢棄物拋棄,形成300到500年才能自然降解的垃圾。

  化學法則是把塑料降解到單體再聚合成聚酯切片,比物理法復雜得多,成本也相對高昂。

  “我們的新技術用離子液體取代了傳統催化劑,”呂興梅說,離子液體的使用將反應效率提高、新鮮水用量減少、減少能耗,使經濟性得到了提升。2012年,該項目得到了科學技術部“863計劃”的經費支持。

  離子液體是一種全部由陰離子和陽離子構成的新型化合物,是自然界中不存在的一類新物質,它也是這項技術最核心的“秘密武器”。

  離子液體的運用,使傳統技術下處理難度較高的塑料垃圾也可以得到充分的回收利用。以打印機碳帶為例,新技術可以做到將PET降解的同時把附著在碳帶上的碳粉直接回收。

  呂興梅說:“理論上降解率可達100%,塑料品質不降低。”也就是說,在理想狀態下,塑料的回收利用將可進入“瓶到瓶”的永久閉合循環。

  打通綠色生態的“靜脈”

  呂興梅說,離子液體幾乎沒有揮發性、不污染空氣,是綠色化學研究的前沿,應用范圍也非常廣泛。目前,過程工程研究所已經將離子液體用于塑料垃圾和二氧化碳回收、動力電池電解液等研究領域。

  研發和推廣的工作也面臨著一定的困難。“成本高與缺乏認知度是目前最大的阻礙,”呂興梅說,中國90%的塑料垃圾還在使用落后的物理法進行回收,而該項目2015年在天津濱海新區建造的千噸級示范裝置,因為運營成本較高,目前運行的狀況也并不理想。

  呂興梅表示,在科研團隊不斷改進技術、降低生產成本的同時,實現塑料垃圾的綠色循環也需要社會大眾更多的認知與支持。“如切實做好垃圾分類回收、選購再生塑料制品,都是普通人可以做到的環保之舉。”

  張鎖江說:“未來,我們希望能搭建起‘綠色技術體系’,將基礎科研與應用緊密結合,加速其工業產業化,為生產的‘動脈’打造一條回收循環的通暢‘靜脈’。”



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