Nature子刊：化学塑料回收准备就绪

世界各地的科学家现在可以全力以赴地研究化学塑料的回收利用。苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员已经为此奠定了重要的基础，他们表明，这一切都与搅拌有关。

　　

全球每年产生数亿吨塑料垃圾。科学家们正在孜孜不倦地研究新方法，将大部分废物回收利用成高质量的产品，从而实现真正的循环经济。然而，目前的回收做法达不到这一目标。大多数塑料垃圾都是机械回收的:切碎，然后熔化。虽然这个过程确实产生了新的塑料产品，但它们的质量随着每一个回收步骤而恶化。

另一种替代方法是化学回收，可以避免质量损失。这种方法包括将长链塑料分子(聚合物)分解成它们的基本组成部分(单体)，这些基本组成部分可以重新组装成新的、高质量的塑料，创造一个真正可持续的循环。

从塑料废物中提取燃料

随着化学回收方法的发展，最初的重点是将这些长聚合物链分解成可以用作液体燃料或润滑剂的短链分子。这让塑料垃圾获得了第二次生命，成为汽油、喷气燃料或机油。苏黎世联邦理工学院的科学家们现在已经为开发这一过程奠定了重要的基础。这使全球科学界能够从事更有针对性和更有效的回收发展工作。

催化工程教授Javier Pérez-Ramírez领导的研究小组研究了如何用氢分解聚乙烯和聚丙烯。在这里，第一步也是在钢罐中融化塑料。然后将气态氢引入熔融塑料中。关键的一步是加入含有钌等金属的粉末状催化剂。通过仔细选择合适的催化剂，研究人员可以提高化学反应的效率，促进具有特定链长的分子的形成，同时最大限度地减少甲烷或丙烷等副产物。

旋转速度和几何形状是关键

“熔化的塑料比蜂蜜厚一千倍。关键是你如何在罐中搅拌它，以确保催化剂粉末和氢气完全混合，”Pérez-Ramírez小组的科学家安东尼奥·乔斯雷解释说。通过实验和计算机模拟，研究小组证明，使用叶片与轴平行的叶轮搅拌塑料效果最好。与有角度叶片的螺旋桨或涡轮状搅拌器相比，这导致更均匀的混合和更少的流动涡流。搅拌速度也同样重要。它不能太慢也不能太快;理想的转速接近每分钟1000转。

研究人员成功地开发了一个数学公式来描述整个化学回收过程及其所有参数。Pérez-Ramírez说:“每个化学工程师的梦想都是在他们的过程中手边有这样一个公式。”研究领域的所有科学家现在都能精确地计算出搅拌器的几何形状和速度的影响。

有了这个公式，以后的实验可以在控制混合影响的情况下，直接比较不同催化剂。此外，这里开发的原则是将技术从实验室扩展到大型回收厂的核心。“但目前，我们的重点仍然是研究更好的塑料化学回收催化剂，”Martín说。