科学家发明了一种巧妙的方法，将塑料升级为可以储存氢能源的液体

新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们发明了一种方法，利用发光二极管(led)和一种市售催化剂，在室温下将大多数塑料升级为可用于储能的化学品。新工艺非常节能，未来可以很容易地由可再生能源提供动力，不像其他热驱动的回收工艺，如热解。目前，全球只有9%的塑料被回收利用，其余的通常被丢弃在垃圾填埋场或焚烧。

　　

新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们发明了一种方法，利用发光二极管(led)和一种市售催化剂，在室温下将大多数塑料升级为可用于储能的化学成分。

新工艺非常节能，未来可以很容易地由可再生能源提供动力，不像其他热驱动的回收工艺，如热解。

这一创新克服了目前回收聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)等塑料的挑战，这些塑料通常被焚烧或丢弃在垃圾填埋场。在全球范围内，只有9%的塑料被回收利用，塑料污染正以惊人的速度增长[1]。

回收这些塑料的最大挑战是它们的惰性碳碳键，这种键非常稳定，因此需要大量的能量才能打破。这种结合也是这些塑料耐许多化学物质并具有相对高熔点的原因。

目前，回收这类塑料的唯一商业方法是通过热解，这种方法能源成本高，产生大量温室气体排放，考虑到所得热解油的产品价值较低，成本过高。

南洋理工大学化学、化学工程和生物技术学院的光催化专家Soo Han Sen副教授开发了这种新方法，在市售钒催化剂的帮助下，使用led激活并分解塑料中的惰性碳-碳键。

南洋理工大学的方法本周发表在《化学》杂志上，它可以对包括PP、PE和PS在内的一系列塑料进行升级回收。这些塑料加起来占全球塑料垃圾的75%以上。

在开发塑料垃圾问题的绿色解决方案时，该团队希望通过回收塑料来确保产生最小的额外碳排放，塑料是含有碳原子的长链分子。

发明者苏副教授说:“我们的突破不仅为日益严重的塑料垃圾问题提供了一个潜在的答案，而且还重新利用了这些塑料中捕获的碳，而不是通过焚烧将其作为温室气体释放到大气中。”

塑料是如何分解的

首先，将塑料溶解或分散在被称为二氯甲烷的有机溶剂中，这种溶剂用于分散聚合物链，使它们更容易被光催化剂接触到。然后将溶液与催化剂混合，流经一系列透明管，LED灯照射在这些管上。

在钒催化剂的帮助下，光提供了打破碳碳键的初始能量，这个过程分为两步。塑料中的碳氢键会被氧化，使其更不稳定，反应性更强，然后碳-碳键就会被分解。

从溶液中分离后，最终产物是甲酸和苯甲酸等化学成分，可用于制造燃料电池和液态有机氢载体(lohc)中使用的其他化学品。由于lohc能够更安全地储存和运输氢气，因此它们在清洁能源开发中发挥着关键作用，目前能源部门正在探索lohc。

与现有的和其他新兴的塑料回收技术不同，比如热解，它使用高温过程将塑料熔化并降解成低质量的燃料，或者碳纳米管和氢气，新的led驱动方法需要的能量要少得多。

苏教授补充说，他们的方法是独特的，因为它可以使用阳光或由太阳能、风能或地热等可再生能源供电的led，对如此广泛的塑料进行完全处理和升级循环。这可以在循环经济中对塑料进行清洁和节能的管理，并提高塑料的回收率。

这一过程还可能有助于新加坡减少焚烧或填埋的塑料垃圾数量，帮助该国实现“零废物总体规划”，即到2030年将总体回收率提高到70%，并减少送往实马高垃圾填埋场的垃圾，预计到2035年将耗尽空间。

新加坡每年产生约100万吨塑料垃圾，其中只有6%[2]被回收利用。

这项研究是一个更大项目的一部分，名为SPRUCE:可持续塑料再利用以促进循环经济，该项目还包括南洋商学院副院长(研究)张欣(辛巴)教授和社会科学学院副教授赛杜尔·伊斯兰博士。

这个跨学科团队估计，如果新加坡能够将80%的塑料进行升级回收，就可以减少至少210万吨的二氧化碳排放，约占该国温室气体排放总量的4%。

此外，当塑料被升级为化学原料时，它减少了化学工业燃烧化石燃料来生产化学原料的需求，进一步减少了温室气体排放。

根据张教授和其他团队成员的估计，减少二氧化碳排放的经济效益估计为每年4140万新元，而避免使用垃圾填埋场每年节省的成本估计约为4135万新元。[3]、[4]塑料的再利用和再循环预计将为全球化学工业带来高达600亿美元的利润增长。[5]张教授是企业融资专家，他补充说:“鉴于新加坡的化学工业在2015年约占制造业产出的三分之一，[6]将塑料升级回收技术融入该行业有可能产生相当大的积极经济和环境影响。”

社会学专家伊斯兰副教授说:“这种创新的方法——将塑料垃圾转化为甲酸等有价值的资源——不仅减轻了塑料污染的负担，还解决了对可持续化学品日益增长的需求。”这有助于更清洁的环境，加强公共卫生，创造新的就业机会，特别是在研究、开发和生产部门，从而促进向循环经济转变的经济增长。”

南洋理工大学的团队已经为他们的光催化工艺申请了专利，该工艺的设计考虑到了工业可扩展性，通过南洋理工大学的创新和企业公司NTUitive。该团队目前正在寻找合作伙伴，以进一步将该技术商业化，这可能有助于帮助新加坡实现2050年净零排放目标[7]。

他们的创新体现了南洋理工大学坚定不移地致力于开发可持续解决方案，以应对气候变化等紧迫的全球挑战。在南洋理工大学2025年战略计划中，南洋理工大学还概述了其可持续发展宣言，详细阐述了南洋理工大学如何在2035年前实现碳中和。

南洋理工大学还寻求培育和支持新颖的研究解决方案，并通过其最近推出的创新和创业计划加快商业化进程。

云杉由南洋理工大学和终结塑料废物联盟支持。该项目还得到了新加坡国家研究基金会(NRF)竞争性研究计划的部分支持，以及A*STAR先进制造和工程个人研究补助金和教育部一级补助金。

文章标题

Upcycling of non-biodegradable plastics by base metal photocatalysis