【化工機械設(shè)備網(wǎng) 新品動態(tài)】據(jù)外媒報道，一種革命性的環(huán)保塑料即將上市。
在美國，平均每人每年產(chǎn)生約 100 公斤塑料垃圾，其中大部分直接進入了垃圾填埋場。現(xiàn)在，來自勞倫斯伯克利國家實驗室的 Corinne Scown、Brett Helms、Jay Keasling 和 Kristin Persson 領(lǐng)導(dǎo)的團隊著手改變這一現(xiàn)狀。
一年多以前，Helms 宣布發(fā)明了一種新的塑料，它可以正面解決垃圾危機。這種材料被稱為poly ( diketoenamine ) (簡稱 PDK)，它具有傳統(tǒng)塑料的便利性，但跟傳統(tǒng)塑料不同的是，PDK 可以無限回收且質(zhì)量也不會損失。
現(xiàn)在，該團隊發(fā)布一項研究表明：如果制造商開始大規(guī)模使用 PDK ，可以實現(xiàn)什么。
據(jù)悉，基于 PDK 的塑料可以很快在商業(yè)上跟傳統(tǒng)塑料競爭，并且隨著時間的推移，這種產(chǎn)品將會變得更便宜、更可持續(xù)。
" 塑料從未被設(shè)計成可回收的"該報告的第一作者、曾與資深作者 Corinne Scown 共事的博士后 Nemi Vora 指出：" 推動可持續(xù)發(fā)展是這個項目的核心。PDK 從一開始就被設(shè)計為可循環(huán)利用的材料，從一開始，該團隊就致力于改進 PDK 的生產(chǎn)和回收過程，從而使這種材料能夠以低成本并容易地應(yīng)用于從包裝到汽車的任何商業(yè)產(chǎn)品。"
該研究為年產(chǎn) 2 萬噸 PDK 的工廠提供了一個模擬，據(jù)悉，該工廠生產(chǎn)新的 PDK 并吸收使用過的 PDK 廢料進行回收利用。作者計算了所需的化學(xué)投入和技術(shù)以及成本和溫室氣體排放，然后將他們的發(fā)現(xiàn)跟生產(chǎn)傳統(tǒng)塑料的同等數(shù)字進行比較。
" 如今，在行業(yè)中采用循環(huán)經(jīng)濟的做法有著很大的推動作用。每個人都試圖回收他們在市場上推出的任何東西。我們開始跟工業(yè)界討論使用 100% 無限回收塑料并收到了很多興趣。" 問題是它的成本是多少，對能源使用和排放的影響是什么，以及如何實現(xiàn)我們今天的目標，"Helms 補充道，" 我們合作的下一個階段就是回答這些問題。"
截止到目前，已經(jīng)生產(chǎn)了 83 多億公噸的塑料材料，其中絕大多數(shù)都被扔進了垃圾填埋場或垃圾焚燒廠。一小部分塑料則會被 " 機械 " 回收，這意味著它們會被熔化，然后重新塑造成新產(chǎn)品。然而，這種技術(shù)的好處有限。塑料樹脂本身是由許多相同的分子結(jié)合成長鏈組成的。然而為了使塑料具有多種質(zhì)地、顏色和性能，顏料、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑等添加劑會被添加其中。當許多塑料一起熔化時，聚合物跟大量潛在不相容的添加劑混合，這會導(dǎo)致新材料的質(zhì)量遠遠低于由原材料生產(chǎn)的新樹脂。因此，只有不到 10% 的塑料能夠被機械回收不止一次，而回收塑料通常也含有原始樹脂來彌補質(zhì)量的下降。
PDK 塑料則完全避開了這個問題，樹脂聚合物被設(shè)計成跟酸混合時很容易分解成單個單體。這些單體可以從任何添加劑中分離出來，并在不降低質(zhì)量的情況下合成新的塑料。該團隊早些時候的研究表明，這種 " 化學(xué)循環(huán) " 過程對能源和二氧化碳排放都很輕且可以無限重復(fù)，并由此創(chuàng)造出一種完全循環(huán)的材料生命周期。
然而盡管有這些不可思議的特性，要想真正擊敗塑料 ，PDK 還需要時間。回收傳統(tǒng)的石油基塑料可能很難，但制造新塑料卻非常容易。
Scown 表示：" 我們說的是基本上不能回收的材料。因此，就吸引制造商而言，PDK 并不是跟回收塑料競爭，而是跟原始樹脂競爭。我們很高興看到這種材料的循環(huán)利用既便宜又高效。"
Scown 是伯克利實驗室能源技術(shù)和生物科學(xué)領(lǐng)域的一名專職科學(xué)家，專門研究新興技術(shù)對未來環(huán)境和金融影響的建模。她和她的團隊從一開始就致力于 PDK 項目，幫助 Helms 的化學(xué)家和制造科學(xué)家團隊選擇原材料、溶劑、設(shè)備和技術(shù)以此生產(chǎn)出最實惠和環(huán)保的產(chǎn)品。
她表示他們正在使用不同的投入和技術(shù)在采用早期的技術(shù)并設(shè)計它在商業(yè)規(guī)模運營時的樣子。這種獨特的協(xié)作建模過程使得伯克利實驗室的科學(xué)家能夠識別潛在的擴大挑戰(zhàn)，并在沒有昂貴的反復(fù)試驗和錯誤的情況下進行流程改進。
由于工藝建模的優(yōu)化，回收 PDK 已經(jīng)吸引了需要塑料來源的公司的興趣。Helms 和他的同事們一直著眼于未來，從項目初期開始就一直在進行市場調(diào)查，并跟商業(yè)人士會面。他們的調(diào)查顯示，PDK 的最佳初始應(yīng)用是制造商將在其使用壽命結(jié)束時收回產(chǎn)品的市場如汽車工業(yè)和消費電子產(chǎn)品。這些公司將能在他們的產(chǎn)品中獲得 100% 可回收 PDK 的好處：可持續(xù)的品牌和長期的節(jié)約。
" 有了 PDK，工業(yè)界的人們現(xiàn)在有了選擇，"Helms 說道，" 我們正在引入合作伙伴，讓他們在產(chǎn)品線和制造能力中構(gòu)建循環(huán)并為他們提供符合未來最佳實踐的選擇。"
Scown 則補充稱：" 一些國家計劃對使用非回收材料的塑料產(chǎn)品收取高額費用。這一轉(zhuǎn)變將為放棄使用原始樹脂提供強大的財政激勵并將推動對再生塑料的大量需求。"
在滲透到汽車和電子產(chǎn)品等耐用產(chǎn)品市場后，該團隊希望將 PDK 擴展到壽命較短的一次性產(chǎn)品如包裝。
而在制定商業(yè)發(fā)射計劃的同時，科學(xué)家們也在繼續(xù) PDK 生產(chǎn)過程的技術(shù)經(jīng)濟合作。雖然回收 PDK 的成本已經(jīng)被預(yù)測為較低，但科學(xué)家們正在研究進一步的改進以降低原始 PDK 的成本，這樣公司就不會被初始投資價格所阻礙。
與此同時，科學(xué)家們一如既往地領(lǐng)先了兩步。Scown 還是聯(lián)合生物能源研究所 ( JBEI ) Life-cycle, Economics & Agronomy 的副總裁，Helms 和 Jay Keasling 則正在合作，Jay Keasling 是伯克利實驗室和加州大學(xué)伯克利分校的領(lǐng)先合成生物學(xué)家同時還是 JBEI 的 CEO，這群人正在設(shè)計一種使用微生物制造的前體成分生產(chǎn) PDK 聚合物的工藝。
" 就在我們開始 PDK 項目前不久，我參加了一個研討會，在那里 Jay 描述了 JBEI 用他們的工程微生物可以制造的所有分子。(對此)我非常興奮，因為我看到一些分子是我們放入 PDK 的東西。Jay 和我聊了幾次，我們意識到幾乎整個聚合物都可以用經(jīng)過工程微生物發(fā)酵的植物材料制成。未來，我們將引入生物成分，這意味著我們可以開始理解從傳統(tǒng)原料過渡到獨特的、可能具有優(yōu)勢的生物原料的影響，包括能源、碳、或水的生產(chǎn)強度以及循環(huán)利用。所以，就我們現(xiàn)在所處的位置而言，這是很多事情的第一步，我認為我們還有很長的路要走，這很令人興奮，"Helms 說道。
原標題：勞倫斯伯克利實驗室發(fā)明環(huán)保新塑料：PDK，可無限回收利用
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