塑料垃圾是當今世界面臨的重大環境問題之一。每年,數百萬噸廢塑料被丟棄到垃圾填埋場、河流和海洋中,對生態系統和人類健康造成嚴重威脅。然而,隨著科技的發展,人們正在尋找創新的方法來處理和利用這些廢塑料。
TrimTabs——來自英國的專注于先進材料和環保技術的公司——開發了一種創新工藝,將廢塑料轉化為碳納米管,將廢棄聚合物升級為輕質、超強的復合材料,可應用于能源存儲和傳輸、汽車、建筑、電子、醫療和航空航天工業,為這一全球性問題提供一個創新的解決方案。
據該公司稱,這種新工藝可以利用200多種不同類型的塑料原料,將廢料轉化為有價值的碳納米管,并且由于該工藝模塊化的特點,可以利用現有的設備快速部署生產基地,能夠滿足各個行業的特定需求,并集成到現有的供應鏈中。
碳納米管是一種由碳原子構成的納米尺度的管狀材料,具有極高的強度、導電性和導熱性。由于其獨特的物理和化學性質,在各個領域具有廣泛的應用前景,包括提高鋰離子電池的性能、為航空航天和汽車等行業制造更堅固、更輕的復合材料;電子元件、太陽能電池和水過濾系統等。
此外,碳納米管在電池行業也有很大的機遇,其導電性比其他材料高出幾個數量級,而且重量極輕,作為一種突破性材料脫穎而出,可以使現在和未來的電池具有更大的功率輸出和能量存儲容量、更長的使用壽命、更短的充電時間和更好的可回收性。
TrimTabs技術的核心是兩步工藝。
第一步是將塑料與溶劑混合,有助于分解聚合物并去除污染物。第二步是生長階段,將濃縮的塑料-溶劑混合物加熱到約900-950°C的高溫,以產生碳納米管。
通過使用不同含量的塑料,可以獲得更高密度的納米管產品。例如,增加聚苯乙烯的含量會導致納米管質量相應增加。到目前為止,TrimTabs已成功測試了其工藝,用于造口袋中的聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯,甚至多層薄膜。
然而,對于污染嚴重或混合的塑料廢物,可能需要進行一些預處理,塑料廢物越混雜、越臟,所需的預處理就越多。因此公司表示會謹慎選擇最初的目標廢物流,重點關注制造過程中產生的更清潔的廢料。
這種工藝對環境的積極影響是雙重的。首先,通過提供填埋和焚燒的可行替代方案,可以減少塑料廢物造成的直接環境危害,例如海洋污染和微塑料積累。其次,通過用廢塑料中回收的碳替代原始化石原料,可以幫助降低碳納米管生產和利用它們的眾多下游行業的碳足跡。
此外,這種方法的成功可能會激發廢物價值化方面的進一步創新——從混合塑料廢物中制造高價值產品是可能的。廢棄塑料能夠制備碳納米管,是否還有利用其他廢棄資源的方式?隨著技術的不斷優化和市場的逐步推廣,這種技術有望在全球范圍內掀起一場廢塑料資源化利用的革命,為環境保護和可持續發展做出積極貢獻。
目前,TrimTabs宣布這項技術已達到一個關鍵里程碑:公司新建的碳納米管生產裝置的功能測試已經完成,并且該裝置已交付公司進行調試試驗,也已經完成了工廠驗收測試。
公司方面估計,用這種技術每生產一噸碳納米管,就能防止50-100噸塑料垃圾進入垃圾填埋場。從規模上看,有可能真正解決全球塑料垃圾問題,同時還能取代對原始化石原料的需求,從而減少碳排放。