美科學家發明了一種可被高度降解的塑料

在一個完美的世界裡，塑料不會把垃圾填埋場當做終點——這是人類數十年來努力實現的願景。不幸的是，某些塑料不像其他塑料那樣易於降解，限制了我們重複利用它們的效率。但是一種革命性的新型塑料可能會改變一切。

美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員發明了新型塑料聚合物，可以它們的分子就像樂高積木那樣易於分解和重組。

「大多數塑料從未被重複使用，」化學家Peter Christensen說，「但我們發現了一種新式塑料，可以被降解到分子尺度。」

所有塑料製品都是或多或少的基本分子——或單體——重複堆積而成，就像是一塊塊磚石砌成建築；所有的分子都衍生自有機物質如石油。

這種粘稠的分子框架可與各種化學品混合，賦予塑料多種特性，使我們能夠將它們變成購物袋、服裝、吸管和傢具等。

一些塑料可以被分解，但並非所有都如此。我們或許可以將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)飲料瓶扔進回收箱，但把堅韌的熱固性塑料玩具或器具放進回收箱就毫無意義。

許多塑料都會受到粘附在分子鏈上的添加劑的影響，或變色，或軟化/硬化，繼而為有使用價值的產品。

研究人員希望重新設計熱固性塑料的結構以實現可回收利用，但為了真正解決地球上不斷增長的塑料危機，我們需要儘可能高效和簡單地完成降解過程，伯克利實驗室開發的新型塑料或許就是未來的雛形。

它的結構單元是一種被稱為二酮烯胺的單體：一種通過將三酮粘附在胺上形成的化合物。

將這些單元冷凝成鏈條，形成所謂的聚(二酮二胺)——或PDK ——塑料，只需放置在強酸溶液中浸泡12小時即可輕鬆降解。

化學家和團隊負責人Brett Helms表示，「使用PDK，傳統塑料的不可逆的分子結構被可逆鍵替代，從而可以實現更有效地重複回收。」

我們可以直接破壞聚合物的結構，讓塑料的核心單元在所謂的閉循環中一次又一次地與各種添加劑分離。

研究人員通過利用其他物質(包括玻璃纖維和阻燃化學品)污染PDK和酸性溶液來測試回收過程，發現添加劑對降解過程幾乎沒有影響。

最終得到的初級塑料成分，可以再次通過幾個簡單的步驟褪色或褪強化，徹底轉變成另一種塑料類型。

「利用化學手段，我們把塑料的生命周期從線性變成環形。」Helms說，「在沒有別的選擇的時候，我們的塑料自有用武之地。」

目前，大部分塑料回收工作都不盡如人意。雖然一些國家正竭盡所能，但像美國這樣的國家可回收的PET幾乎不到四分之一。

政府可以制定政策，但最終，需要金錢和技術來實現。今年早些時候，研究人員展示了我們如何使塑料回收工作變得有利可圖：他們發明了將塑料轉化為燃料的方法。

當然，推廣和大工業生產PDK塑料，還需要進一步測試該聚合物在各種場景中的適用性。無論多麼環保，沒有消費者會選擇無法負擔重量的購物袋。

但無論結果如何，這代表了塑料的未來——我們迫切需要它。

該研究發表在Nature Chemistry上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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