《自然化学工程》：减少有毒轮胎造成的污染

特拉华大学的一项新研究展示了一种减少轮胎对环境影响的方法，当轮胎不再在车辆上使用时。该过程将6PPD（一种有用但对环境有害的分子，有助于延长轮胎的使用寿命）升级为安全的化学物质。

　　

特拉华大学的研究人员已经开发出一种方法来减少轮胎在使用寿命结束时释放到环境中的去污。

在发表在《自然化学工程》杂志上的一项新研究中，该团队展示了一种将6PPD（一种提供紫外线保护的分子，可以帮助轮胎中的橡胶更持久）升级为安全化学品的方法。这种方法还可以将剩余的橡胶屑转化为芳香烃和炭黑，这是一种类似烟灰的物质，从颜料到化妆品再到电子产品，随处可见。该研究由特拉华大学化学与生物分子工程系系主任迪翁·弗拉乔斯（Dion Vlachos）领导，该大学塑料创新中心的研究人员也参与其中。

根据Vlachos的说法，轮胎占环境中微塑料的三分之一。这是因为轮胎中近25%的部件是由合成橡胶制成的，这是一种塑料。

在阳光照射下，6PPD转化为6PPD-醌，即所谓的二酮，或由两个酮基组成的分子。这些二酮分子的一个主要来源是轮胎本身。不仅仅是轮胎在使用过程中磨损产生的微塑料。这些分子也可以从留在垃圾填埋场的轮胎中释放到环境中，并暴露在诸如降雨之类的元素中。

“你不能像在家用烘干机上安装过滤器那样，在环境中安装过滤器来捕获这些纤维，”同时担任特拉华能源研究所所长的弗拉乔斯说。

虽然该领域的其他人试图通过高温裂解来分解轮胎材料，但6PPD是顽固的，二酮分子留在剩下的油中。如果油被用于燃料或其他材料中，二酮分子也会随之而去，这是一个问题。

因此，Vlachos团队决定尝试通过一种称为化学提取的过程来去除6PPD。这包括将毫米大小的轮胎或碎橡胶放入经典的微波反应器中，加热材料并使用化学溶剂快速分离6PPD与其他分子。

一旦6PPD分子被移除，它们就可以被化学转化为安全的化学物质，可以使用或以低廉的价格出售。与此同时，轮胎的其余部分可以使用传统的塑料回收方法进行回收——这是一个加分项，因为目前一般没有轮胎的替代品。这将使修复后的轮胎材料能够在实际应用中使用，比如在足球场、操场或沥青路面上，而不用担心。橡胶屑也可以用于芳烃，这是一种广泛的消费品的原料，或者作为炭黑，一种类似烟灰的材料，存在于许多颜料，导电/绝缘元件和增强剂等中。

特拉华大学的研究小组通过大学的经济创新和伙伴关系办公室保护了这种新方法。

据Vlachos说，到目前为止，研究小组已经在实验室规模上证明了这种方法，技术经济分析表明，成本看起来非常合理。这是积极的一步，但还需要做更多的工作——时间是至关重要的。

在世界范围内，报废轮胎的数量持续增长，一些报告估计，到2030年，全球需要处理的轮胎可能多达50亿个。与此同时，2013年至2021年间，美国的废轮胎使用量下降了25%。

他说：“我认为轮胎本身的实际回收很重要，所以有真正的循环解决方案，就是升级回收。”“我们必须在实验室之外以足够大的规模和合理的成本制造东西。这必须用试验规模的设施来证明。我们还没有做到。”

将解决方案从实验室带到现实世界将需要进一步的工程努力和时间。在特拉华大学拥有一个专门的塑料创新中心是一个明确的优势，Vlachos说，因为它带来了大量的人谈论，思考和研究这些问题。创业公司和其他公司，以及汽车行业，将是推动解决方案走向普及的关键。

“我们需要教育社区。我们需要社会的敏感和意识。这不是一个会自行解决的问题。”