苏黎世联邦理工学院化学家将亚克力玻璃回收所需的热量减少了一半

苏黎世联邦理工学院的化学家们找到了一种在远低于现有方法的温度下进行丙烯酸玻璃回收的新方法。该大学于10月19日公布了这一研究成果，相关论文已发表在《自然·化学》杂志上。苏黎世联邦理工学院表示，该工艺有望使丙烯酸玻璃的回收利用在经济上可行。

亚克力玻璃，以诸如有机玻璃（Plexiglas）等品牌名称销售，常见于窗户玻璃、汽车尾灯和家具中。化学家称之为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。与大多数塑料一样，它是由称为单体的长链单元组成的。要进行化学回收，必须将这条链分解并收集这些单体单元。

一种化学品，不含溶剂

这项新工艺使用了一种廉价的现成试剂，该试剂属于一类名为N-羟基酰亚胺的化合物。它完全不需要溶剂。当加热到略高于200摄氏度时，塑料开始分解成单体，研究团队可以收集这些单体并重复利用。

以往的方法至少需要400℃才能进行同样的反应。因此，ETH方法所需温度大约降低了一半。在测试中，回收单体的产率高达98%。

“我们新方法最令人兴奋的地方在于它的简洁性，”论文第一作者、该研究小组前研究员理查德·惠特菲尔德说道。该研究小组由苏黎世联邦理工学院材料科学家兼教授阿西娜·阿纳斯塔萨基领导。

纯度决定重复使用的原因

与任何可回收原料一样，纯度是丙烯酸玻璃回收利用的主要检验标准。热解是这种塑料常用的化学回收方法，通常在400摄氏度以上进行。据苏黎世联邦理工学院（ETH）称，该方法回收的单体杂质含量最高可达3%。这些杂质会降低用回收材料制成的新塑料的质量。

相比之下，苏黎世联邦理工学院（ETH）的研究团队报告称，他们制备的单体纯度非常高。即使起始原料中含有染料或其他杂质，纯度依然很高。因此，研究人员表示，回收的单体可以制成与首次制备的丙烯酸玻璃质量相同的新型丙烯酸玻璃。

这是关键的商业点。机械回收的塑料往往最终只能制成低档产品，因为每次回收都会对其造成降解。然而，如果采用能够回收纯净单体的工艺，理论上就可以反复生产同一种产品。

寻找合适的试剂

阿纳斯塔萨基的研究小组在最终确定使用这种试剂之前，一直在寻找合适的试剂。“我们系统地搜索，直到找到这种物质，”她说。尽管如此，结果还是让团队感到意外。“唯一让我们感到惊讶的是，仅仅一种化学物质就足以引发反应，”她补充道。

ETH 将这种简便性与经济可行性联系起来。该工艺仅需一种试剂，无需溶剂，因此后续需要购买、处理和分离的物质更少。此外，其反应温度约为传统工艺的一半。

苏黎世联邦理工学院也指出了该方法的局限性。据该校称，这种方法仅适用于亚克力玻璃。其他塑料需要采用不同的化学方法，因此该方法本身无法处理混合塑料垃圾。

从实验室到被许可方

目前这项研究仍处于实验室规模，苏黎世联邦理工学院尚未给出中试工厂的建设日期。该大学已提交专利申请，目前正在寻找工业许可方。

接下来，研究团队计划扩大该方法的规模，并更详细地研究反应机理。之后，他们希望开发能够加速分解并提高产率的添加剂。研究人员还计划在另一种广泛使用的塑料——聚苯乙烯上测试相同的原理。

阿纳斯塔萨基预计该领域竞争将非常激烈。“化学塑料回收领域的竞争非常激烈，”她说。其他研究团队和公司也在开发塑料化学回收技术。

目前，苏黎世联邦理工学院的研究成果展示了在更少的加热和更少的投入下，丙烯酸玻璃回收利用的可能模式。下一步的考验在于是否有授权方愿意将这项技术推广到实验室之外。在此之前，其规模化成本仍有待验证。