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环保节能!科学家成功把尿不湿变成胶粘剂材料,每年可减少数百万吨废物

前瞻网    2021-07-28 16:33

如今,不少家庭已经习惯了每天给孩子换尿不湿的生活。据统计,每年大约有350万吨湿透的尿不湿被扔进垃圾填埋场。

但让人担忧的是,这些尿不湿形成的垃圾正越来越多,而且以往很少被有效回收。而且尿不湿里的高吸水性材料,是由一种聚合物基质组成的,一旦受潮就会膨胀。

密歇根大学的一个研究小组已经开发出一种技术,可以分解这些吸收性聚合物,并将它们回收成类似于便利贴和绷带中使用的胶粘剂的材料。他们的研究结果发表在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上。

环保节能!科学家成功把尿不湿变成胶粘剂材料,每年可减少数百万吨废物

一般来说,回收可分为机械回收和化学回收。这篇论文的通讯作者、密歇根大学的化学家安妮·麦克尼尔(Anne McNeil)说:“机械回收是大多数人会想到的,一般根据不同的塑料的特性将它们分开,把它们切成小块,熔化后再使用,但这降低了产品的质量。”

机械回收会导致低质量的材料,因为不同公司的塑料构造不同:聚合物可以是不同的链长,或者用不同的添加剂和染料改变。

而化学回收,是指利用化学转化来制造一种增值材料,或者至少是一种和原始材料一样有价值的材料。但通常那些使塑料令人满意的品质——如韧性和耐用性,也是它们难以回收的原因。特别是,聚合物很难分解,因为它们是由稳定的化学键连接在一起的。

他们与宝洁公司合作,开发了一种三步法,将高吸水性聚合物转化为可重复使用的粘合剂材料,并形成了一套节能、可在工业规模上部署的解决方案。

为了回收这些材料,研究人员需要找到一种方法将网状聚合物脱钩成水溶性链。当这些聚合物在酸或碱的存在下加热时,它们的交联就会断裂。

他们了解到,基于二氧化碳的释放,使用这种酸的方法来解交联聚合物将显示出低10倍的全球变暖潜力,并且需要的能量比使用碱介导的方法少10倍。

接下来,研究人员需要缩短材料内聚合物的长链,以生产不同类型的粘合剂。随后他们联想到了超声波技术——利用微小的破裂气泡来破坏聚合物链——可以在不改变链的化学性质的情况下将链切成碎片。

结果,它破坏了聚合物,但保留了它的组成部分。将聚合物链上的酸基转化为酯基改变了它的性质,从水溶性变成了有机水溶性,并且它们变得有粘性,就像粘合剂一样。一个额外的好处是——在这个反应中使用的试剂,也可以作为溶剂,可以回收和再利用。

将他们的方法与胶粘剂和传统方法进行比较,作者发现,这种使用回收尿不湿的方法可以比以往减少22%的全球变暖贡献值,减少25%的能源消耗。此外,化学物质循环利用的条件会杀死任何幸存的细菌。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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