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塑胶回收再利用,聚乙烯废弃物可摇身一变成锂阳极

2025-04-01 222

处理各地塑胶废弃物为各国苦恼已久的难题,而现在美国与摩西哥科学家找出一项解决方案,可以将聚乙烯塑胶转换成锂电池的阳极材料,为塑胶回收再利用开拓另一商机。

人们可能不一定知道聚乙烯是什么,但一定用过它们所制成的产品:塑料袋、塑胶薄膜,多数人每天都会使用这些生活用品,只不过聚乙烯不易分解,回收也需要清洗干净与筛选,让聚乙烯回收只有半调子,最终还是会扔进掩埋场或是随意丢弃,这让聚乙烯成为全球塑胶污染的主要元凶。

为了解决全球难题,由美国普渡大学与墨西哥克雷塔罗科学技与术委员会、克雷塔罗大学所组成的团队,决定让聚乙烯废弃物迎来“第二春”,将聚乙烯回收再利用,制成锂离子电池的碳阳极。

锂离子电池阳极由石墨等碳元素组成,聚乙烯塑胶则含有许多氢与碳原子,是种低成本储碳容器,若重新排列分子可让塑胶转变成另一产品。先前也有许多科学家想将聚乙烯转换成其他产品,像是加州大学尔湾分校与中国科学院尝试将之转换成蜡或燃料;美国纽约市立学院 Grove 工学院地球工程中心则是想制成合成气,再用于气体燃料或是加工成甲醇等液体燃料。

但聚乙烯转换制程复杂,若要将聚乙烯变成纯粹的碳,通常科学家得面对效率低、昂贵且复杂的技术,对此该联合团队研发出既简单又有效的分解方法,运用溶剂热反应(solvothermal reaction)来让聚乙烯废弃物变身有用产品。

团队首先将聚乙烯塑料袋浸泡在硫酸中,密封在溶剂热反应器后,将温度控制在聚乙烯熔点温度下,这让其中的磺酸基团可添入聚乙烯碳的支架中,进而使塑胶被加热至更高的温度,过程也不会排放任何有害气体。

最后科学家可从反应中得出磺化聚乙烯(sulfonated polyethylene),在惰性气体环境中加热后能产生纯碳粉末,目前团队也已透过塑胶制的纯碳来打造锂电池阳极,研究实验更指出,新电池性能跟市面上的相差无几。

虽然现在还不知道这项技术何时可以跨出商业门槛,但仍是未来塑胶回收再利用的好选项之一,毕竟锂离子电池是人们日常所需的生活用品,可帮助塑胶找到新应用,目前研究已发表在《ACS Omega》。

  • Upcycling plastic bags into battery parts

(首图来源:Flickr/Bo Eide CC BY-ND 2.0)

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2019-03-10 13:31:00

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