塑料垃圾是当今世界面临的重大环境问题之一。每年,数百万吨废塑料被丢弃到垃圾填埋场、河流和海洋中,对生态系统和人类健康造成严重威胁。然而,随着科技的发展,人们正在寻找创新的方法来处理和利用这些废塑料。
TrimTabs——来自英国的专注于先进材料和环保技术的公司——开发了一种创新工艺,将废塑料转化为碳纳米管,将废弃聚合物升级为轻质、超强的复合材料,可应用于能源存储和传输、汽车、建筑、电子、医疗和航空航天工业,为这一全球性问题提供一个创新的解决方案。
据该公司称,这种新工艺可以利用200多种不同类型的塑料原料,将废料转化为有价值的碳纳米管,并且由于该工艺模块化的特点,可以利用现有的设备快速部署生产基地,能够满足各个行业的特定需求,并集成到现有的供应链中。
碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米尺度的管状材料,具有极高的强度、导电性和导热性。由于其独特的物理和化学性质,在各个领域具有广泛的应用前景,包括提高锂离子电池的性能、为航空航天和汽车等行业制造更坚固、更轻的复合材料;电子元件、太阳能电池和水过滤系统等。
此外,碳纳米管在电池行业也有很大的机遇,其导电性比其他材料高出几个数量级,而且重量极轻,作为一种突破性材料脱颖而出,可以使现在和未来的电池具有更大的功率输出和能量存储容量、更长的使用寿命、更短的充电时间和更好的可回收性。
TrimTabs技术的核心是两步工艺。
第一步是将塑料与溶剂混合,有助于分解聚合物并去除污染物。第二步是生长阶段,将浓缩的塑料-溶剂混合物加热到约900-950°C的高温,以产生碳纳米管。
通过使用不同含量的塑料,可以获得更高密度的纳米管产品。例如,增加聚苯乙烯的含量会导致纳米管质量相应增加。到目前为止,TrimTabs已成功测试了其工艺,用于造口袋中的聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯,甚至多层薄膜。
然而,对于污染严重或混合的塑料废物,可能需要进行一些预处理,塑料废物越混杂、越脏,所需的预处理就越多。因此公司表示会谨慎选择最初的目标废物流,重点关注制造过程中产生的更清洁的废料。
这种工艺对环境的积极影响是双重的。首先,通过提供填埋和焚烧的可行替代方案,可以减少塑料废物造成的直接环境危害,例如海洋污染和微塑料积累。其次,通过用废塑料中回收的碳替代原始化石原料,可以帮助降低碳纳米管生产和利用它们的众多下游行业的碳足迹。
此外,这种方法的成功可能会激发废物价值化方面的进一步创新——从混合塑料废物中制造高价值产品是可能的。废弃塑料能够制备碳纳米管,是否还有利用其他废弃资源的方式?随着技术的不断优化和市场的逐步推广,这种技术有望在全球范围内掀起一场废塑料资源化利用的革命,为环境保护和可持续发展做出积极贡献。
目前,TrimTabs宣布这项技术已达到一个关键里程碑:公司新建的碳纳米管生产装置的功能测试已经完成,并且该装置已交付公司进行调试试验,也已经完成了工厂验收测试。
公司方面估计,用这种技术每生产一吨碳纳米管,就能防止50-100吨塑料垃圾进入垃圾填埋场。从规模上看,有可能真正解决全球塑料垃圾问题,同时还能取代对原始化石原料的需求,从而减少碳排放。