新技術成功將混合塑料廢料轉化為高純度氫燃料

一項名為鹼性熱處理（Alkaline Thermal Treatment，簡稱 ATT）的過程已被測試用於將混合塑料廢料轉化為高純度氫燃料。來自美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）薩穆埃利工程學院及南韓梨花女子大學的研究人員進行了這項新研究。此過程消除了在回收前對塑料廢料進行分類的高成本和繁瑣步驟。這種單反應器方法成功處理三種最常見、難以回收的塑料混合物：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。

UCLA 薩穆埃利工程學院院長及化學與生物分子工程教授樸雅亨（Ah-Hyung “Alissa” Park）表示：「我們同時解決了兩個迫切的全球問題。塑料廢料以驚人的速度累積，而清潔氫氣對於能源脱碳至關重要。這項技術以創新且可擴展的方式解決了這兩個挑戰。」

混合塑料的回收挑戰

混合塑料處理

環顧四周，桌上的水瓶、儲藏室裡的皺褶購物袋以及汽車的流線型儀錶板都有一個共同的缺陷。一旦將它們丟棄，這些廢物幾乎無法作為單一流進行回收。全球回收中一個持續的挑戰是需要根據塑料類型進行分類的勞動密集型要求。這導致 79% 的塑料廢料最終被埋入填埋場，而另外 12% 則被焚燒造成大氣污染。只有 9% 的塑料得以重獲新生。但這項新研究克服了這一挑戰。研究團隊展示了一種化學技術，能夠將世界三種最常見的塑料的混合物轉化為氫燃料。

有趣的是，這一方法在過程中未釋放出一絲二氧化碳。鹼性熱處理通過加熱觸發氫氧化鈉與有機物之間的反應，並在此過程中生成氫燃料。該技術最初是設計用於從海洋生物質（如海藻）提取氫燃料。研究人員考慮是否可以利用相同的原理來解決日益嚴重的塑料問題。

在這一過程中，塑料瓶（PET）很容易被分解，而購物袋（PE）和食品容器（PP）由於其穩定且頑固的碳氫鍵抵抗化學攻擊。為了克服這一化學防禦，引入了一種熱氧化預處理過程。在此過程中，混合塑料短暫接觸空氣中的輕微熱量。隨後，引入氧氣進入頑固的聚合物鏈，從而創造出治療所需的反應性弱點，以拆解所有三種塑料類型。

環保的氫燃料生成

環保過程

一旦激活，未分類的塑料混合物在單一反應器內優雅地降解，釋放出純度超過 90% 的氫氣。ATT 過程通過在約 400 攝氏度（752 華氏度）的温度下運行，改變了對環境足跡的影響，這一温度低於極端氣化方法的運行温度。此外，該技術使用氫氧化鈉試劑來捕獲塑料的碳，而不是將温室氣體釋放到大氣中。這些碳被永久地結合成一種穩定的固體礦物鈉碳酸鹽。研究人員已經概述了一種簡單的次級過程，將這一副產品轉化為碳酸鈣，這正是混凝土和建築行業所使用的礦物，將塑料的碳永遠鎖定在基礎設施中。

這一突破目前仍限於精密的實驗室環境。為了將這項技術擴展到市政回收廠，仍需進行顯著的優化，且其長期的經濟可行性仍需嚴格測試。該研究發表於《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。

技術擴展至市政回收的挑戰

這項新技術展示了將難以回收的塑料轉化為氫燃料的潛力，解決了塑料廢料的回收問題。由於全球塑料廢料的累積對環境造成壓力，這種創新的方法不僅能減少廢物，還能提供清潔能源。然而，將這項技術應用於市政回收廠仍面臨挑戰，需要進一步的優化和經濟可行性測試，以確保其在實際操作中的有效性和可持續性。