塑膠回收再利用,聚乙烯廢棄物可搖身一變成鋰陽極

發佈日期: 2019 年 02 月 18 日 12:00 | 作者: | 分類: 產業資訊

處理各地塑膠廢棄物為各國苦惱已久的難題,而現在美國與摩西哥科學家找出一項解決方案,可以將聚乙烯塑膠轉換成鋰電池的陽極材料,為塑膠回收再利用開拓另一商機。

人們可能不一定知道聚乙烯是什麼,但一定用過它們所製成的產品:塑膠袋、塑膠薄膜,多數人每天都會使用這些生活用品,只不過聚乙烯不易分解,回收也需要清洗乾淨與篩選,讓聚乙烯回收只有半調子,最終還是會扔進掩埋場或是隨意丟棄,這讓聚乙烯成為全球塑膠污染的主要元兇。

為了解決全球難題,由美國普渡大學與墨西哥克雷塔羅科學技與術委員會、克雷塔羅大學所組成的團隊,決定讓聚乙烯廢棄物迎來「第二春」,將聚乙烯回收再利用,製成鋰離子電池的碳陽極。

鋰離子電池陽極由石墨等碳元素組成,聚乙烯塑膠則含有許多氫與碳原子,是種低成本儲碳容器,若重新排列分子可讓塑膠轉變成另一產品。先前也有許多科學家想將聚乙烯轉換成其他產品,像是加州大學爾灣分校與中國科學院嘗試將之轉換成蠟或燃料;美國紐約市立學院 Grove 工學院地球工程中心則是想製成合成氣,再用於氣體燃料或是加工成甲醇等液體燃料。

但聚乙烯轉換製程複雜,若要將聚乙烯變成純粹的碳,通常科學家得面對效率低、昂貴且複雜的技術,對此該聯合團隊研發出既簡單又有效的分解方法,運用溶劑熱反應(solvothermal reaction)來讓聚乙烯廢棄物變身有用產品。

團隊首先將聚乙烯塑膠袋浸泡在硫酸中,密封在溶劑熱反應器後,將溫度控制在聚乙烯熔點溫度下,這讓其中的磺酸基團可添入聚乙烯碳的支架中,進而使塑膠被加熱至更高的溫度,過程也不會排放任何有害氣體。

最後科學家可從反應中得出磺化聚乙烯(sulfonated polyethylene),在惰性氣體環境中加熱後能產生純碳粉末,目前團隊也已透過塑膠製的純碳來打造鋰電池陽極,研究實驗更指出,新電池性能跟市面上的相差無幾。

雖然現在還不知道這項技術何時可以跨出商業門檻,但仍是未來塑膠回收再利用的好選項之一,畢竟鋰離子電池是人們日常所需的生活用品,可幫助塑膠找到新應用,目前研究已發表在《ACS Omega》。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Bo Eide via Flickr CC BY-ND 2.0)

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