我們在日常生活中随處可見聚乙烯塑膠，從輕便的購物袋到耐用的食品包裝袋，從時尚服飾到建築材料，它的廣泛應用極大地便利了人們的生活需要。與之相随的，是一個不容忽視的問題——廢舊塑膠對環境的污染。
人們對一次性塑膠用品的使用依賴，導緻大量廢棄聚乙烯塑膠被丢棄在自然環境中，這些塑膠廢棄物難以降解，它們在污染環境的同時還威脅着野生動植物的生存，甚至通過食物鍊間接影響着人類的健康。長此以往，會對土壤、水源和生态系統造成不容忽視的負面影響。
那麼，如何才能實作對廢棄聚乙烯塑膠的環保回收和循環利用呢？
圖庫版權圖檔，轉載使用可能引發版權糾紛
2024年4月9日，中國科學家在《自然-化學》（Nature Chemistry）雜志上發表了一篇關于循環利用聚乙烯制備高品質汽油的文章，有望實作廢棄聚乙烯塑膠的高效利用。
研究成果發表于《自然-化學》雜志。圖檔來源：《自然-化學》雜志
從聚乙烯塑膠到高品質汽油的轉化
廢棄塑膠的資源化利用，不僅可以解決環境污染問題，還能實作資源可持續發展。在廢棄塑膠中，聚乙烯轉化難度很大，其非極性的“碳-碳鍵”在低溫條件下很難實作活化和斷裂。
目前，轉化聚乙烯的主要政策是在高反應溫度（400℃以上）、貴金屬催化劑和外加氫源條件下實作，嚴格的反應條件限制了工業化回收聚乙烯的應用。
基于催化轉化聚乙烯面臨的問題，研究人員利用四丁基氫氧化铵（C16H37NO）作結構導向劑，采用“一步水熱反應”合成具有層狀自支撐結構（LSP）的分子篩進行聚乙烯的催化轉化。
其中，結構導向劑在晶體合成或生長過程中，通過在化學反應中加入特定的配體或添加劑，引導分子組裝形成高度結晶化的有序結構，具有理想的實體和化學性質。層狀自支撐結構（LSP）由陽離子與陰離子通過離子鍵結合形成，具有足夠的強度和穩定性，無須額外支撐就可獨立存在。
介孔孔道介于微孔和大孔，孔徑大小在2-50Nm之間，具有高度有序的結構和豐富的表面活性，對催化劑性能有着重要作用。層狀自支撐分子篩具有更大的比表面積和豐富的介孔孔道，在催化反應中能使反應物充分接觸催化劑，提高反應速率。
與傳統分子篩材料相比，它具有獨特的自支撐結構和更多的強路易斯酸位點。路易斯酸位點是一種化學物質，能夠接受電子對特定位置（或區域），通過吸附和活化反應物實作催化作用。分子篩中的強路易斯酸位點和其具備的形狀選擇性，在催化聚乙烯轉化時能夠發揮關鍵作用，是以，該層狀自支撐分子篩能更好的催化轉化聚乙烯。
催化劑的表征（a.高分辨透射電鏡圖；b.X射線衍射圖；c.氮氣吸脫附等溫圖；d,e.核磁表征結果；f,g.紅外表征結果）。圖檔來源：參考文獻[1]
汽油主要由 C4-C12 範圍的碳氫化合物組成，是烷烴、烯烴和環烷烴混合物。辛烷值是衡量汽油在氣缸内抗爆震能力的數字名額，通常用于評價車用汽油的性能，即汽油品質的高低。
圖庫版權圖檔，轉載使用可能引發版權糾紛
實驗結果表明，該研究制備的層狀自支撐結構分子篩（LSP-Z100）在 240℃溫度、無外加氫源的條件下，經過4個小時就能實作從高密度聚乙烯到汽油的轉化，産率高達80%。通過檢測其液相産物，C4-C12 組分占比高達99%，支鍊烷烴占比72%，具有較高辛烷值（88.0），可媲美商業汽油辛烷值（86.6）。
以上結果表明，層狀自支撐結構分子篩（LSP-Z100）具備能将聚乙烯催化轉化為高品質汽油的可行性。該研究為解決廢棄聚乙烯塑膠的環境污染問題，以及如何有效實作資源利用提供了新的思考路徑。
高密度聚乙烯在不同催化劑條件下的轉化率和産物收率。圖檔來源：參考文獻[1]
當我們在思考廢棄塑膠對環境造成的污染時，從自身點滴做起，就是環保貢獻的開始。
減少使用日常生活中不必要的塑膠制品（比如一次性吸管、塑膠袋和餐具），促進社會環保意識的提升。垃圾分類也是關鍵一環，将可回收塑膠與其他垃圾分類處理，降低聚乙烯進入自然環境的機會，促進各類資源的循環利用。生态文明，人盡其責。
圖庫版權圖檔，轉載使用可能引發版權糾紛