英国巴斯大学和美国马萨诸塞州伍斯特理工学院的化学工程师团队表示,他们的技术可能是第一个使聚苯乙烯回收既经济可行又节能的技术。
《化学工程杂志》上发表的一篇新研究论文解释说,该技术利用热解将聚苯乙烯分解成可以重新形成新碎片的碎片。
巴斯大学化学工程高级讲师、数字、制造和设计中心(dMaDe)联席主任BernardoCastro-Dominguez博士表示:“化学回收技术是目前化学工程领域的一个主要关注点,迫切需要以经济、节能的方式将塑料分解为聚苯乙烯等主要组成部分。
“目前只有不到5%的聚苯乙烯被回收利用——我们的工作表明,目前使用的所有聚苯乙烯中,多达60%可以被化学回收的苯乙烯取代。”
伍斯特理工学院化学工程教授MichaelTimko博士补充道:“我们的分析发现,聚苯乙烯是化学回收工艺的理想候选材料。令人惊讶的是,该工艺在能源上非常高效,而且具有潜在的经济竞争力。就排放而言,就给定投资所能实现的减排量而言,投资该工艺可能相当于节能等简单措施。”
聚苯乙烯可以通过加热进行化学回收,但反复处理会使材料降解,导致其失去强度和柔韧性。由于该过程需要专门的设施,大多数回收中心不接受聚苯乙烯——而且由于其体积庞大,运输成本高昂,因此很少将其运送到这些设施。因此,目前回收的聚苯乙烯非常少。
热解涉及将材料暴露在无氧室内的极高温度(超过450°C),这意味着它无法点燃。相反,聚苯乙烯会分解成称为单体的部分,然后可以对其进行纯化,随后将其重新制成原始聚苯乙烯。制造一公斤新材料需要的能量不到10兆焦耳——大约足以为普通微波炉供电约30分钟。
该工艺涉及一个热解反应器、一个热交换器和一对蒸馏塔,将聚苯乙烯各部分分离成“单体级”苯乙烯(可重新形成聚苯乙烯的部分)以及“轻”和“重”石油类副产品,这些副产品可以以其他方式重新利用。
该工艺的产率为60%——这意味着如果使用1公斤废旧聚苯乙烯,将剩下600克纯度为99%的单体级苯乙烯可用于生产新聚苯乙烯,从而减少化石燃料的使用。这项工作还强调了环境效益,指出通过实施该工艺减少碳排放量的成本约为每吨二氧化碳1.5美元,远低于许多其他回收工艺。
研究人员表示,鼓励消费者回收聚苯乙烯或将其从垃圾填埋场转移的政策将有助于使这一过程更具经济吸引力。