不可否认,塑料为我们的生产生活带来了极大的便利,但随之而来的环境污染问题也在日益加剧。为了减少污染,科学家们正在努力研究各种塑料回收技术,与此同时,对于塑料的生产环节,也正酝酿着一场前所未有的革命。
塑料的生产原理
制造塑料最重要的原料就是石油,工艺原理就是对石油进行裂解。简单来说,就是在高温条件下将石油中的大分子打碎,制成乙烯、丙烯等小分子,再进行聚合,得到聚乙烯、聚丙烯等塑料材料。
值得一提的是,这套工艺本身虽经过了数十年的打磨和完善,但始终存在很大的问题。首先,裂解的原料是不可再生资源。现在,人类每年消耗的石油中,有40%用来生产塑料。其次,整个工艺过程并不环保,不只是耗能巨大,还会有大量二氧化碳被放出。一般而言,每生产1吨塑料,要排放2.5吨二氧化碳。
用二氧化碳来造乙烯
为了解决这些问题,有科学家提出,能不能直接用二氧化碳来造乙烯?“二氧化碳+水=乙烯”,这听起来如同炼金术般疯狂的主意,却并非来自胡思乱想。虽然从热力学角度来看,二氧化碳转化为乙烯是一个非自发的过程。但只要我们提供足够的能量,就能推动这个反应进行。
2018年,加拿大的学者们采用多层次的纳米结构设计了一套反应设备,当其在70℃运行时,可以将二氧化碳转变为乙烯的效率提高到70%,而且能稳定工作150个小时;有了装置,需要解决的还有催化剂的问题,2020年,中、美、加三国学者共同发现了最具潜力的还原二氧化碳催化剂——铜铝合金。
除了去找厉害的催化剂,设计更好的电化学反应流程也是一个可行思路。虽然这些研究还停留在很早期的阶段,但相信通过科学家们的不懈努力,未来极有可能会出现更为高效、更为环保的二氧化碳制乙烯的方案,值得期待!