新技術將塑料廢棄物轉化為可吸收二氧化碳的碳捕捉劑

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

他們報告說，這些顆粒可用于從煙氣流中去除二氧化碳。“像發電廠排氣管這樣的二氧化碳排放點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回收的熱解塑料的工藝產生了油、氣體和蠟，但碳副產品幾乎是無用的。然而，在有乙酸鉀的情況下熱解塑料產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。

該實驗室估計，從燃燒后煙氣等點源捕獲二氧化碳的成本為每噸21美元，遠遠低于通常用于從天然氣進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%的結合點再生。

由于它在75攝氏度下循環，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，這種吸收劑預計比液態胺有更長的使用壽命，減少了因腐蝕和油泥形成而導致的停工時間。

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，以優化孔隙，其中大部分孔隙約為0.7納米寬。更高的溫度導致了更寬的孔隙。研究人員說，這個過程還產生了一種蠟的副產品，可以回收到洗滌劑或潤滑劑中。