新技術(shù)將塑料廢棄物轉(zhuǎn)化為可吸收二氧化碳的碳捕捉劑

萊斯大學(xué)化學(xué)家James Tour和共同第一作者萊斯大學(xué)校友Wala Algozeeb、研究生Paul Savas和博士后研究員Zhe Yuan在美國化學(xué)學(xué)會期刊《ACS Nano》上報(bào)告說，在乙酸鉀的存在下加熱塑料垃圾產(chǎn)生了具有納米級孔隙的顆粒，可以捕獲二氧化碳分子。

他們報(bào)告說，這些顆粒可用于從煙氣流中去除二氧化碳。“像發(fā)電廠排氣管這樣的二氧化碳排放點(diǎn)源可以安裝這種廢塑料衍生的材料，以去除通常會充滿大氣的大量二氧化碳，”Tour說。“這是一個很好的方法，可以讓一個問題，即塑料廢棄物，解決另一個問題，即二氧化碳排放。”

他表示，目前一種被稱為化學(xué)回收的熱解塑料的工藝產(chǎn)生了油、氣體和蠟，但碳副產(chǎn)品幾乎是無用的。然而，在有乙酸鉀的情況下熱解塑料產(chǎn)生的多孔顆粒在室溫下能夠容納其自身重量18%的二氧化碳。

此外，雖然典型的化學(xué)回收對固定碳含量低的聚合物廢物不起作用，以生成二氧化碳吸收劑，包括城市垃圾中的主要成分聚丙烯和高密度和低密度聚乙烯，但這些塑料在用乙酸鉀處理時對捕捉二氧化碳特別有效。

該實(shí)驗(yàn)室估計(jì)，從燃燒后煙氣等點(diǎn)源捕獲二氧化碳的成本為每噸21美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通常用于從天然氣進(jìn)料中提取二氧化碳的能源密集型、基于胺的工藝，后者的成本為每噸80-160美元。

與胺基材料一樣，這種吸收劑可以被重復(fù)使用。將其加熱到大約75攝氏度，從孔隙中釋放出被困的二氧化碳，使該材料約90%的結(jié)合點(diǎn)再生。

由于它在75攝氏度下循環(huán)，聚氯乙烯容器足以取代通常需要的昂貴的金屬容器。研究人員指出，這種吸收劑預(yù)計(jì)比液態(tài)胺有更長的使用壽命，減少了因腐蝕和油泥形成而導(dǎo)致的停工時間。

為了制造這種材料，廢塑料被制成粉末，與乙酸鉀混合，并在600攝氏度下加熱45分鐘，以優(yōu)化孔隙，其中大部分孔隙約為0.7納米寬。更高的溫度導(dǎo)致了更寬的孔隙。研究人員說，這個過程還產(chǎn)生了一種蠟的副產(chǎn)品，可以回收到洗滌劑或潤滑劑中。