离子液体让塑料垃圾回收再利用的原理是什么？
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发布时间：2022-04-21 22:07
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时间：2023-05-08 00:27
两年 塑料作为20世纪人类最重要的发明之一，其负面新闻却屡见不鲜。去年10月，科学家称首次在人类粪便中发现塑料微粒，这则新闻在社交媒体上被迅速点燃，人们为此陷入恐慌与反思，却不知该如何应对。
中国科学院过程工程研究所离子液体与绿色工程团队的一项针对PET塑料回收的科研成果，给这个世界级难题指出了一个新思路：让塑料垃圾经过回收利用循环起来，从源头减少塑料制品的产出。“循环是建立绿色生态 社会 的必由之路。”过程工程所所长、离子液体与绿色工程团队负责人张锁江院士说。
无法逃避的塑料污染
作为20世纪人类最伟大的发明之一，塑料在日常生活的地位不容置疑，但如今也遭受众多诟病。数据显示，从塑料被发明开始，迄今为止，人类已经生产了约83亿吨塑料。据统计，中国每年生产PET塑料超过4000万吨，广泛应用于饮料瓶、服装纤维、电子元件等。废弃的塑料垃圾只有很小一部分被回收利用，大部分只能通过焚烧和填埋的方式来处理，最终会有超过2000万吨的塑料垃圾不经处理直接丢弃，这些垃圾在风力的影响下进入河流，然后汇入海洋。
值得注意的是，曾经汇入海洋的塑料垃圾如今已经经过重重生态循环之后回到了人类身体。去年10月，奥地利环保署和维也纳医科大学发表报告称，已经在人类粪便中发现塑料微粒，而源头很可能是透过生物链的循环，人类把自己制造的塑料垃圾吃下肚了！这份报告指出，奥地利团队向来自日本、意大利、芬兰、荷兰、波兰、英国以及俄罗斯和奥地利等8个国家的志愿者，采集粪便样本，受测者在提供样本前1个星期，曾吃下含有塑料包装食物及喝瓶装水，其中6人曾吃过深海鱼，无素食者，结果报告发现，全部粪便样本都含有塑料微粒。
2017年7月，中国发布了《禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，提出2019年年底前，逐步停止进口国内资源可以替代的固体废物。禁令颁布后，流入中国境内的塑料垃圾数量锐减，一些历来靠加工回收进口塑料垃圾为生的“小作坊”相继停产。
“这些作坊式的回收车间不仅对再生塑料的品质很难把控，生产过程中对环境的污染破坏也极其严重。”过程工程研究所研究员、过程工程所PET塑料回收项目首席研究员吕兴梅说，结束“小作坊”时代，将塑料回收利用正规化、规模化、产业化是行业的必经之路。
相应的，一直高度依赖垃圾出口的欧美发达国家，正面临着前所未有的垃圾处理、回收难题，但大多数国家在短期内并不具有相应的技术及设备支撑。
今年，过程工程所拟与英国签订技术合作协议，计划在英国建成万吨级装置，离子液体催化降解PET塑料绿色技术将助力当地解决塑料回收困境。
塑料问题不是某个国家、某个地区的问题，而是全球共同面对的时代之弊。张锁江说：“塑料和二氧化碳一样，是世界最亟待解决的重要难题。”
离子液体：神秘催化剂
塑料从污染海洋环境、对海洋生物造成伤害，到真正开始危害人类，来势凶猛，塑料回收技术的研发已刻不容缓。
关于塑料回收利用方面，物理法是目前在中国普遍应用的塑料回收技术。“物理法主要靠高温熔融，虽成本低廉，但弊端也明显，”吕兴梅说，物理法会让再生塑料品质变差，一至两次回收后便无法再利用，只能作为废弃物抛弃，形成300到500年才能自然降解的垃圾。
化学法则是把塑料降解到单体再聚合成聚酯切片，比物理法复杂得多，成本也相对高昂。
“我们的新技术用离子液体取代了传统催化剂，”吕兴梅说，离子液体的使用将反应效率提高、新鲜水用量减少、减少能耗，使经济性得到了提升。2012年，该项目得到了科学技术部“863计划”的经费支持。
离子液体是一种全部由阴离子和阳离子构成的新型化合物，是自然界中不存在的一类新物质，它也是这项技术最核心的“秘密武器”。
离子液体的运用，使传统技术下处理难度较高的塑料垃圾也可以得到充分的回收利用。以打印机碳带为例，新技术可以做到将PET降解的同时把附着在碳带上的碳粉直接回收。
吕兴梅说：“理论上降解率可达100%，塑料品质不降低。”也就是说，在理想状态下，塑料的回收利用将可进入“瓶到瓶”的永久闭合循环。
打通绿色生态的“静脉”
吕兴梅说，离子液体几乎没有挥发性、不污染空气，是绿色化学研究的前沿，应用范围也非常广泛。目前，过程工程研究所已经将离子液体用于塑料垃圾和二氧化碳回收、动力电池电解液等研究领域。
研发和推广的工作也面临着一定的困难。“成本高与缺乏认知度是目前最大的阻碍，”吕兴梅说，中国90%的塑料垃圾还在使用落后的物理法进行回收，而该项目2015年在天津滨海新区建造的千吨级示范装置，因为运营成本较高，目前运行的状况也并不理想。
吕兴梅表示，在科研团队不断改进技术、降低生产成本的同时，实现塑料垃圾的绿色循环也需要 社会 大众更多的认知与支持。“如切实做好垃圾分类回收、选购再生塑料制品，都是普通人可以做到的环保之举。”
张锁江说：“未来，我们希望能搭建起‘绿色技术体系’，将基础科研与应用紧密结合，加速其工业产业化，为生产的‘动脉’打造一条回收循环的通畅‘静脉’。”
