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密歇根州立大學(xué)頂級包裝學(xué)院的副教授穆罕默德·拉布納瓦茲（Muhammad Rabnawaz）和他的同事們表明，氯化鈉、食鹽的性能比正在探索的用于幫助回收塑料的更昂貴的材料要好得多。
優(yōu)于昂貴的催化劑
盡管塑料歷來被宣傳為可回收，但現(xiàn)實情況是，美國近 90% 的塑料廢物最終被填埋、焚燒或成為環(huán)境污染。
“這真的令人興奮，”拉布納瓦茲說。“我們需要簡單、低成本的解決方案來解決塑料回收等大問題。塑料變得如此一次性的原因之一是，從回收中回收的材料沒有足夠的價值來花費獲得它們所需的金錢和資源。根據(jù)該團隊的預(yù)測，當(dāng)涉及到被稱為熱解的回收過程時，食鹽可以扭轉(zhuǎn)經(jīng)濟并大幅降低成本，該過程通過熱和化學(xué)的結(jié)合進行。
盡管拉布納瓦茲預(yù)計鹽會產(chǎn)生影響，因為它具有良好的導(dǎo)熱性，但他仍然對其效果感到驚訝。它的性能優(yōu)于昂貴的催化劑和旨在刺激反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，他相信他的團隊剛剛開始挖掘其潛力。此外，這項工作已經(jīng)引起了業(yè)界知名人士的關(guān)注，他說。事實上，這項研究得到了消費品公司 Conagra Brands 的部分支持。
消除聚烯烴熱解中的蠟副產(chǎn)物
熱解是將塑料分解成更簡單的碳基化合物混合物的過程，這些化合物以三種形式出現(xiàn)：氣體、液體油和固體蠟。拉布納瓦茲說，這種蠟成分通常是不受歡迎的，但按重量計算，目前熱解方法的產(chǎn)品中一半以上都是這種蠟成分。即使使用催化劑也是如此，催化劑很有用，但它們通?？赡苡卸?，或者用于處理廢塑料時成本高昂。
例如，鉑具有非常有吸引力的催化特性，這就是為什么它被用于催化轉(zhuǎn)換器以減少汽車的有害排放。但它也非常昂貴，這就是小偷偷竊催化轉(zhuǎn)換器的原因。拉布納瓦茲說，盡管強盜不太可能從悶熱的熱解反應(yīng)器中搶劫鉑基材料，但嘗試用這些催化劑回收塑料仍然需要巨額投資，即使不是數(shù)億美元，也可能是數(shù)百萬美元。目前的催化劑效率不足以證明這一成本的合理性。
“世界上沒有一家公司有那么多現(xiàn)金可以燒， ”拉布納瓦茲說。
在早期的工作中，拉布納瓦茲和他的團隊表明，氧化銅和食鹽可以作為分解聚苯乙烯塑料的催化劑?，F(xiàn)在，他們已經(jīng)證明，僅食鹽就可以消除聚烯烴熱解過程中產(chǎn)生的蠟副產(chǎn)品，這種聚合物占塑料廢物的 60%。
“第一篇論文很重要，但直到我們研究聚烯烴時我才感到興奮， ”拉布納瓦茲說。“聚烯烴產(chǎn)量巨大，而我們的性能卻優(yōu)于昂貴的催化劑。”
與 Rabnawaz 一起參與該項目的還有農(nóng)業(yè)與自然資源學(xué)院副教授 Christopher Saffron、訪問學(xué)者 Mohamed Shaker 和密歇根州立大學(xué)博士生 Vikash Kumar。拉布納瓦茲說，當(dāng)使用食鹽作為催化劑熱解聚烯烴時，該團隊生產(chǎn)的大部分液體油含有與柴油中發(fā)現(xiàn)的碳氫化合物分子類似的碳氫化合物分子。研究人員表明，鹽催化劑的另一個優(yōu)點是它可以重復(fù)使用。
“只需用水清洗獲得的油，就可以回收鹽， ”拉布納瓦茲說。
食鹽有助于金屬化塑料薄膜的熱解
研究人員還表明，食鹽有助于金屬化塑料薄膜的熱解，金屬化塑料薄膜通常用于食品包裝，例如目前無法回收的薯片袋。盡管純食鹽的性能并不優(yōu)于鉑氧化鋁催化劑，但該團隊還使用金屬化薄膜進行了測試，結(jié)果相似，而且鹽只是成本的一小部分。
然而，拉布納瓦茲強調(diào)，金屬化薄膜雖然有用，但本質(zhì)上存在問題。他設(shè)想了一個不再需要此類薄膜的世界，這就是為什么他的團隊也在努力用更可持續(xù)的材料取代它們。該團隊還將繼續(xù)努力推進其熱解項目。
例如，該團隊尚未完全表征食鹽熱解的氣體產(chǎn)物。拉布納瓦茲相信，該團隊可以改進這種方法，使液體產(chǎn)品中含有的化學(xué)物質(zhì)比作為燃料燃燒具有更有價值的用途。
盡管如此，球隊新的食鹽策略的早期回報還是令人鼓舞的。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部和密歇根州立大學(xué)農(nóng)業(yè)生物研究中心支持的初步經(jīng)濟分析，該團隊估計，商業(yè)熱解反應(yīng)器僅通過添加鹽即可將利潤增加三倍。
