新研究：用光照法回收黑色塑料

2024年12月19日，法國的一家分檢中心，工人們正在挑選可回收塑料廢品。(Thibaud Moritz/AFP)

 

【大紀元2024年12月21日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）近年來，科學家們在降解回收塑料方面取得了很大成功，但並非所有塑料都能回收。例如，黑色聚苯乙烯做成的泡沫和塑料蓋就很難回收，因為其中含有大量的顏色添加劑。現在，科學家找到一種光照法，可幫助塑料分解，以達到良好的回收效果。

 

由於黑色泡沫和黑色塑料蓋裡使用了一定比例的炭黑（煤焦油、植物或石油產品燃燒不完全產生的材料），作為強化塑料物理性能的添加劑，使這類塑料難以被有效回收，最終被扔進垃圾掩埋場或被焚燒處理。

 

美國康乃爾大學和普林斯頓大學的化學家們，成功地通過使用陽光、白燈光的LED照射這些含有顏色的聚苯乙烯塑料，使其進行光熱轉換反應，讓這些塑料分解成鏈長較短的一、二和三苯乙塑料單元體。之後再將這些單元體們放入反應裝置內乾淨地分離，以此獲得可回收重複利用的塑料。該研究成果於今年11月底發表在《美國化學學會》上。

 

所謂光熱轉換方式，主要就是透過可見光在塑料顆粒表面附近加熱分解。光源離塑料表面的距離越遠，加熱程度越低。藉此，研究人員可控制加熱的功率以提高分解的速率，同時還可對塑料進行較高的選擇性反應，避免產生不必要的衍生物。

 

他們先將商業黑色塑料中的染料「炭黑」作為主要的光熱劑，放到普通聚苯乙烯塑料（PS）裡面，再利用可見光去照射光熱劑（光熱活性添加劑），使其局部在極短的時間內升至高溫，這些高溫會將該塑料分解成聚苯乙烯單體。

 

研究人員發現這種方法有效後，就使用白色LED燈照射發泡聚苯乙烯（PS泡沫）、食品盒、咖啡杯蓋等8種常見的黑色食品容器進行實驗，且過程中沒有額外添加炭黑或其它的金屬催化劑。

 

結果顯示，這8種材料被成功分解成苯乙烯單體，產率為53%。若容器被菜籽油、醬油污染，其分解效率會降至46%。若被柳橙汁污染，其分解效率只剩下37%。

 

他們還發現將白色LED光源換成光線較強的太陽光，對這些黑色的聚苯乙烯照射5分鐘，就能收穫高達80%的產率。

 

另外，實驗人員還將不同顏色的PS與黑色PS進行不同比例混合，再分別用白色LED和太陽光照射，以觀察其分解狀況。結果顯示，這些PS混合物在白色LED照射下，其分解率在44.5%～46%之間，若在太陽光照射下平均分解率在66.8%，對全黑PS其分解率高達80%。

 

這些實驗結果顯示，其它顏色的聚苯乙烯塑料只需要與少量黑色聚苯乙烯塑料混合後，就能進行有效分解。這表明在今後分解聚苯乙烯塑料時，不需要挑出黑色塑料，也不用額外添加光熱劑，就可以良好分解該類型的塑料，使全彩色塑料得以高效回收。

 

參與這次實驗的人員一同對美國化學學會（ACS）表示，這種簡單的可見光照射回收方法，未來有可能用到其它含有添加劑的商業塑料中。

 

 責任編輯：連書華