尽管许多美国人每周都会把塑料垃圾放入合适的垃圾箱里，但其中许多材料，包括柔性薄膜、多层材料和许多彩色塑料，是无法用传统的机械回收方法回收的。最后，在美国，只有大约9%的塑料被重新利用，通常是在低价值的产品中。然而，通过一项新技术，威斯康星大学麦迪逊分校的化学工程师正在将低价值的废塑料转化为高价值的产品。

发表在《科学》(Science)杂志上的这种新方法可以增加对塑料回收的经济激励，并为回收新型塑料打开一扇门。研究人员估计，他们的方法还可以将这些工业化学品的传统生产过程中的温室气体排放量减少大约60%。

这项新技术依赖于几种现有的化学加工技术。第一种是热解，在无氧环境下将塑料加热到高温。

其结果是热解油，一种各种化合物的液体混合物。裂解油中含有大量的烯烃，这是一种简单的碳氢化合物，是当今化学品和聚合物的主要组成部分，包括各种类型的聚酯、表面活性剂、醇和羧酸。

在目前的能源密集型过程中，如蒸汽裂解，化学制造商通过将石油置于极高的热量和压力下生产烯烃。在这个新工艺中，威斯康星大学麦迪逊分校的研究小组从裂解油中回收烯烃，并将其用于一种能源消耗更少的化学过程，即均相氢甲酰化催化。这个过程将烯烃转化为醛，然后醛可以进一步还原成重要的工业醇。

化学和生物工程教授乔治·胡贝尔(George Huber)说:“这些产品可以用来制造各种价值更高的材料。”胡贝尔与博士后研究员李厚谦(音)和博士生吴家阳(音)共同领导了这项工作。

这些高价值的材料包括用于制造肥皂和清洁剂的成分，以及其他更有用的聚合物。

“我们对这项技术的影响感到非常兴奋，”休伯说，他也是废塑料化学升级再利用中心的负责人。“这是一种利用氢甲酰化化学对塑料废物进行升级的平台技术。”

回收行业可能很快就会采用这种方法;近年来，至少有10家大型化工公司已经建成或宣布了从废塑料中生产裂解油的设施的计划。他们中的许多人将裂解油通过蒸汽裂解装置生产低价值化合物。新的化学回收技术可以提供一种更可持续、更有利可图的方法来利用这些油。

“目前，这些公司还没有一个真正好的方法来升级裂解油，”李说。“在这种情况下，我们可以从废塑料中获得每吨价值1200美元至6000美元的高价值酒精，而它们每吨仅价值约100美元。此外，该过程使用现有的技术和工艺。扩大规模相对容易。”

休伯说，这项研究是威斯康星大学麦迪逊分校几个不同部门的合作成果。化学系系主任、氢甲酰化领域的世界级专家克拉克·兰迪斯(Clark Landis)提出了将该技术应用于裂解油的可能性。

化学和生物工程教授Manos Mavarikakis使用先进的模型来提供对化学过程的分子水平的洞察。化学和生物工程教授维克多·扎瓦拉(Victor Zavala)帮助分析了该技术的经济性和塑料废物的生命周期。

该团队的下一步是调整工艺，更好地了解回收塑料和催化剂组合产生的最终化学产品。

休伯说:“有很多不同的产品，我们可以利用这种平台技术探索很多不同的路线。”“我们生产的产品有巨大的市场。我认为这真的可以改变塑料回收行业。”

作者：杰森·戴利，威斯康星大学麦迪逊分校

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