莱斯大学团队以低成本方法将塑料垃圾“变废为宝”，转化为捕捉二氧化碳的吸附剂

“这种废弃塑料衍生材料可以用于处理发电厂产生的烟道气，以防止二氧化碳进入大气，”图尔对媒体表示，“这是在解决一个问题（塑料废物）的同时解决另一个问题（二氧化碳排放）的好方法。”

将塑料废弃物热解是处理塑料污染的化学方法之一，但是热解的固态产物通常没有实用价值。在该工作中，研究人员在塑料热解时采用乙酸钾作为催化剂，将部分塑料转化为了多孔的活性炭。该活性炭具有丰富的宽度为 0.7-1.4 纳米的微孔，适合吸附二氧化碳。同时，在该材料的制作过程中，还会产生一种蜡副产品，而该产品也能用于洗涤剂或润滑剂的回收。

“在以往的工艺中，通常会在塑料热解过程中产生油、气体和蜡，但不包括固态碳副产品。在乙酸钾的参与下，塑料转化成为的活性炭在室温条件下，能够容纳高达自身重量 18% 的二氧化碳。”图尔表示。

（来源：ACS NANO）

元喆在该工作中主要负责探索相关反应机理，以及对工艺细节方面的勘误。他认为，该工作最大的亮点在于该团队开发了一种简洁的、由各类塑料生成活性炭的制备方法。与其他的活性炭制备方法相比，该技术的优势在于腐蚀性更低、更安全以及适用的塑料种类更广泛。

具体来说，在以往研究中，氢氧化钾通常被用作制备活性炭的活化剂，但它具有腐蚀性，并且不利于人类健康。而采用乙酸钾作为活化剂，腐蚀性明显降低。

图丨从左至右依次为：保罗·萨瓦斯（Paul E. Savas）、詹姆斯·图尔（James M.Tour）和元喆（来源：莱斯大学）

此外，在本研究中，活性炭的制备温度是 600℃，与以往研究相比温度较低，还避免了钾单质的生成（750℃ 以上），从而更加安全。

元喆指出，该方法适用的塑料种类范围广，几乎可覆盖包括城市垃圾主要成分的所有塑料种类。相比之下，氢氧化钾只能用于PET（Polyethylene Glycol Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯），PVC（Polyvinyl Chloride，聚氯乙烯）等有限种类塑料。

图丨保罗·萨瓦斯（Paul E. Savas）将塑料送入破碎机，为热解或在惰性气氛中加热做准备（来源：莱斯大学）

特例。其中，PET 具有较高的氧含量，而 PVC 具有氯元素，可以将氢元素以水或氯化氢的形式带走，从而实现塑料的炭化。而其他塑料的炭化则非常困难，需要催化剂的帮助，而我们的科学贡献就在于找到了这种催化剂。

据莱斯大学团队估算，这种从燃烧后烟气等点源捕获二氧化碳的方法在成本方面具备优势，仅是其他方法的八分之一至四分之一。据该论文，“从燃烧后烟气等点源捕获二氧化碳的成本为每吨 21 美元，而传统的胺吸附工艺，每吨成本在 80 到 160 美元。”

据悉，该工作进一步研究还在持续进行中。目前，该技术持有知识产权，并已授权 H2 Blue 公司进行相关研发，并已于多家化工企业讨论投资与合作可能性。