塑膠的白色汙染已成爲全球性環境問題,如何減少塑膠使用、處理既有的塑膠制品,這些都是迫在眉睫的挑戰,現在新加坡科學家決定將令人愛恨交織的塑膠轉換另一種化學物質,在陽光下將之轉變成用途多樣的甲酸(formic acid)。
塑膠是生活中隨處可見的生活用品,但因爲使用習慣不佳與回收機制不高,基本上塑膠也無處不在,就以台灣爲例,2019年荒野保護協會的淨灘移動數據指出,海洋廢棄物70%都是礦泉水瓶、吸管與塑膠杯等制品,雖然目前已實施限塑政策,但每年産生與丟棄的塑膠廢棄物量還是非常可觀。
而現在新加坡南洋理工大學(NTU)已提供一個解決方案,通過新型釩光催化劑,可以將塑膠轉換成甲酸,其中釩是種生物兼容性金屬,我們也可以在汽車或是飛將上的鋼鋁合金發現它們的身影,而現在科學家還知道,釩在聚乙烯等塑膠回收也是頗有用處。
相較于傳統的熱分解反應,光催化劑較爲環保,能用光催化劑來讓陽光驅動化學反應,也不需要燃燒化石燃料,且釩的地殼含量多,毒性、成本也都比白金、钯或钌催化劑還要低。
科學家首先將釩催化劑加入塑膠溶液中,把它加熱到85°C後再暴露于陽光仿真光源系統下,大約6天後,就能破換塑膠內的碳-碳化學鍵,之後就能進一步將塑膠轉換成甲酸。團隊實驗證實,可分解30多種化合物的碳-碳鍵。
甲酸又稱蟻酸,是最簡單的氫和二氧化碳組合,常用于橡膠、醫藥、染料、皮革種類工業,而現在甲酸也能用在氫燃料電池中,先前瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)氫氣制造機HYFORM,利用钌催化劑將甲酸液體轉換成二氧化碳與氫氣,再把生成的氫氣運送到燃料電池進行發電;由荷蘭恩荷芬理工大學(TU/e)學生成立的創業公司Team FAST也打算制造出甲酸燃料公共汽車。
甲酸是良好的氫氣載體,1公升甲酸可制造590公升氫氣,研究負責助理Soo Han Sen教授表示,團隊希望能開發出永續、成本效益高的方式,用陽光來産生可用燃料和化學品,而這種化學處理方法是目前唯一用可見光、不含重金屬催化劑的處理塑膠方法。
目前研究已發布在《Science Advances》雜志。
(首圖來源:新加坡南洋理工大學)
