我們的星球正因塑膠而窒息。一些最嚴重的污染物是聚丙烯（用於食品包裝和保險桿等）和聚乙烯（用於塑膠袋、瓶子、玩具，甚至覆蓋物），這些物質在垃圾掩埋場可能需要幾十年的時間才能降解。

聚丙烯和聚乙烯可以回收，但過程可能很困難，並且經常產生大量的溫室氣體甲烷。它們都是聚烯烴，是乙烯和丙烯聚合的產物，原料主要來自化石燃料。眾所周知，聚烯烴的鍵很難斷裂。

現在，加州大學柏克萊分校的研究人員提出了一種回收這些聚合物的方法，該方法使用容易破壞其鍵的催化劑，將其轉化為丙烯和異丁烯，這兩種物質在室溫下都是氣體。然後這些氣體可以回收成新的塑膠。

「由於聚丙烯和聚乙烯是混合廢物流中最難、最昂貴的塑膠之一，因此至關重要的是 [a recycling] 該工藝適用於兩種聚烯烴，」研究小組在最近發表在《科學》雜誌上的一項研究中表示。

分解它

該團隊使用的回收過程被稱為異構乙烯醇分解，它依靠催化劑將烯烴聚合物鏈分解成小分子。聚乙烯和聚丙烯鍵對化學反應具有很強的抵抗力，因為這兩種聚烯烴都具有單碳-碳鍵的長鏈。大多數聚合物都至少有一個碳碳雙鍵，更容易斷裂。

雖然同一研究人員之前曾嘗試過異構化乙烯醇分解，但以前的催化劑是昂貴的金屬，無法保持足夠長的純度以將所有塑膠轉化為氣體。事實證明，在氧化鋁上使用鈉，然後在二氧化矽上使用氧化鎢更加經濟和有效，儘管反應所需的高溫會增加一些成本。

在這兩種塑膠中，暴露於氧化鋁上的鈉會使每個聚合物鏈斷裂成較短的聚合物鏈，並在末端產生易斷裂的碳-碳雙鍵。鎖鏈不斷地斷裂。然後兩者都經歷了稱為烯烴複分解的第二個過程。它們暴露在流入反應室的乙烯氣流中，同時被引入二氧化矽上的氧化鎢，導致碳-碳鍵斷裂。

此反應破壞了聚乙烯和聚丙烯中的所有碳-碳鍵，在這些鍵破壞過程中釋放的碳原子最終附著在乙烯分子上。該研究的作者之一、研究員 RJ Conk 告訴 Ars Technica：“乙烯對於該反應至關重要，因為它是一種共反應物。” 「然後，斷裂的鏈環與乙烯發生反應，從而將鏈環從鏈條上移除。沒有乙烯，反應就不會發生。

整個鏈被催化，直到聚乙烯完全轉化為丙烯，聚丙烯轉化為丙烯和異丁烯的混合物。

該方法具有高選擇性，這意味著它可以生產大量所需產品：源自聚乙烯的丙烯，以及源自聚丙烯的丙烯和異丁烯。這兩種化學品的需求量都很大；丙烯是化學工業的重要原料，而異丁烯是許多不同聚合物中常用的單體，包括合成橡膠和汽油添加劑。

混合起來

由於塑膠經常在回收中心混合，研究人員想看看如果聚丙烯和聚乙烯一起進行異構乙烯醇分解會發生什麼。反應成功，將混合物轉化為丙烯和異丁烯，其中丙烯略多於異丁烯。

混合物通常還包含附加塑膠形式的污染物。因此，研究團隊也想看看如果有污染物，反應是否仍然有效。他們對原本會被丟棄的塑膠物品進行了實驗，包括離心機和麵包袋，這兩種物品都含有除聚丙烯和聚乙烯之外的微量其他聚合物。與純聚烯烴相比，此反應產生的丙烯和異丁烯僅略少。

另一項測試涉及將不同的塑膠（例如 PET 和 PVC）引入聚丙烯和聚乙烯中，看看是否會產生影響。這些確實顯著降低了產量。如果這種方法要成功，那麼在回收聚丙烯和聚乙烯產品之前，必須除去除極微量污染物之外的所有污染物。

雖然這種回收方法聽起來可以防止大量廢棄物的產生，但要實現這一目標，需要大幅擴大規模。當研究團隊擴大實驗規模時，卻產生了相同的產量，看起來前景光明。儘管如此，我們仍需要建造大量基礎設施，以減少塑膠垃圾的產生。

「我們希望所描述的工作……將為……帶來實用的方法。 [producing] 新的聚合物，」研究人員在同一項研究中說道。 “通過這樣做，可以大大減少從​​化石碳源生產這些基​​本商品化學品的需求以及相關的溫室氣體排放。”

這個故事最初出現在 技術藝術節。