研究人員開發新方法將塑料廢料轉化為大氣水收集的吸附劑

維也納大學的材料化學家發現了一種方法，可以讓塑膠廢料獲得第二次生命。他們成功將多種塑膠廢料轉化為吸水性聚合物網絡，這些聚合物即使在乾燥氣候下也能吸收水分，並在適度加熱（例如利用陽光）下再次釋放。這項新研究提供了一條路徑，讓塑膠廢料可以作為大氣水收集的吸附劑。被棄置的塑膠包裝材料可轉變為有用的產品。

透過這種方法，丟棄的塑膠包裝材料、舊光碟，甚至是 LEGO 積木，都可以轉化為能夠從空氣中捕獲大量水分的材料。某些塑膠由芳香聚合物組成，其分子結構包含六個碳分子的環，這些環作為聚合物鏈結合的合適位置，形成具有微小內部空間的多孔網絡。根據新聞稿的說明，隨後用硫酸處理後，會添加吸引水分的磺酸基團，即使在相對乾燥的空氣中也能吸水。

塑膠材料的轉化方法

研究人員成功從各種聚苯乙烯包裝材料、由聚碳酸酯製成的舊光碟，以及由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯製成的 LEGO 積木中，生產出這種喜水的分子海綿。他們還成功處理了一種選定的廢塑料混合物，顯示出在這些原料中的多樣性。這些發現發表在《Chem Circularity》期刊上，為從各類芳香塑膠廢料轉向功能性材料以捕獲大氣中的水分提供了一條途徑。

能夠處理混合物的能力顯示出可減少相容廢流中的分類要求。實驗室之外的轉化需要評估變數原料、溶劑和試劑的回收、生產成本及環境影響，並考量設備整合和長期耐用性。解決這些問題將決定這種廢塑料的第二次生命能在循環材料管理和水供應上貢獻的規模。

海綿的性能與應用

從一般用途聚苯乙烯製成的海綿團隊透露，這種海綿能夠從潮濕空氣中吸收其自身重量近 60% 的水分，甚至在乾燥、沙漠般的條件下也可達到 20%。然後，可以利用輕微的熱源（如陽光）釋放水分，大部分的吸附/脫附過程在一小時內完成。這些海綿能夠很好地承受循環過程，意味著它們可以反覆用於產生水分。

團隊強調，最新的研究確立了一種將多種芳香廢塑料轉化為有效的空氣水生成材料的方法，包括混合塑料原料。對於海綿的長期性能和整體資源需求的進一步研究仍在進行中。研究人員表示：「我們使用來自包裝、壓縮光碟和 LEGO 積木的芳香廢塑料來展示這種方法。超交聯和磺化將這些基材轉化為水捕獲的聚合物網絡，讓現有的聚合材料在不首先將其分解為單體的情況下獲得第二次使用。」

塑膠廢料再利用的潛力與挑戰

這項研究展示了將廢塑料轉化為功能性材料的潛力，特別是在水資源管理方面。隨著全球對環境可持續性的重視，這種創新方法不僅能減少塑料廢物，還能提供有效的水收集解決方案。然而，實驗室外的轉化過程仍需克服多種挑戰，包括生產成本、環境影響及設備整合等問題。這些因素將影響該技術在循環經濟中的實際應用及規模。