食盐——令人惊讶的秘密成分，彻底改变了化学回收

研究人员已经证明，食盐可以成为回收塑料的一种有效且具有成本效益的催化剂，特别是在热解过程中。这个简单的解决方案可以大大降低成本，提高塑料回收的效率，甚至比目前使用的昂贵得多的催化剂性能更好。

Muhammad Rabnawaz是密歇根州立大学著名包装学院的副教授，也是美国国家发明家学会(National Academy of Inventors)的新成员，他一直认为最聪明的解决方案也是最简单的。

这一理念在他的团队发表在《高级可持续系统》杂志上的最新论文中得到了体现。

Rabnawaz和他的同事们表明，氯化钠——食盐——可以比正在探索的用于回收塑料的昂贵得多的材料性能更好。

“这真的很令人兴奋，”Rabnawaz说。“我们需要简单、低成本的解决方案来解决塑料回收这样的大问题。”

尽管塑料一直被认为是可回收的，但现实是，美国近90%的塑料垃圾最终被填埋、焚化或污染环境。

塑料变得如此一次性的原因之一是，从回收中回收的材料没有足够的价值，无法花费所需的资金和资源来获取它们。

根据该团队的预测，当涉及到被称为热解的回收过程时，食盐可以颠覆经济学，并大幅降低成本，这是通过热和化学的结合来实现的。

尽管Rabnawaz预计盐会因为它的导热性而产生影响，但他仍然对它的效果感到惊讶。它的性能优于昂贵的催化剂——用来刺激反应的化学物质——他相信他的团队刚刚开始挖掘它的潜力。

此外，他说，这项工作已经得到了工业界知名人士的关注。

事实上，这项研究得到了康尼格拉品牌公司的部分支持，这是一家包装消费品公司。美国农业部和密歇根州立大学农业生物研究中心也资助了这项工作。

一种物有所值的催化剂

热解是一个将塑料分解成更简单的碳基化合物混合物的过程，这些化合物以三种形式出现:气体、液体油和固体蜡。

Rabnawaz说，这种蜡成分通常是不受欢迎的，但按重量计算，它可以占目前热解方法产品的一半以上。即使在使用催化剂的情况下也是如此，催化剂是有帮助的，但它们通常是有毒的，或者在管理废塑料时过于昂贵。

例如，铂具有非常吸引人的催化特性，这就是为什么它被用于催化转换器以减少汽车的有害排放。但它也非常昂贵，这就是小偷偷催化转换器的原因。

Rabnawaz说，虽然强盗不太可能从闷热的热解反应器中抢劫铂基材料，但试图用这些催化剂回收塑料仍然需要巨额投资，即使没有数亿美元，也需要数百万美元。而目前的催化剂效率还不够高，不足以证明这种成本是合理的。

Rabnawaz说:“世界上没有一家公司有那么多钱可以烧。”

在早期的工作中，Rabnawaz和他的团队表明，氧化铜和食盐可以作为催化剂分解聚苯乙烯塑料。现在，他们已经证明，仅用食盐就能消除聚烯烃热解过程中的蜡副产品，聚烯烃是占塑料垃圾60%的聚合物。

“第一篇论文很重要，但直到我们研究了聚烯烃，我才感到兴奋，”Rabnawaz说。“聚烯烃是巨大的，我们只是超越了昂贵的催化剂。”

参与Rabnawaz项目的还有农业与自然资源学院副教授Christopher Saffron、访问学者Mohamed Shaker和密歇根州立大学博士生Vikash Kumar。

Rabnawaz说，当使用食盐作为催化剂裂解聚烯烃时，研究小组产生的主要是含有碳氢化合物分子的液体油，类似于柴油中的碳氢化合物分子。研究人员表示，盐催化剂的另一个好处是它可以重复使用。

Rabnawaz说:“你可以通过简单地用水清洗获得的油来回收盐。”

研究人员还表明，食盐有助于金属化塑料薄膜的热解，金属化塑料薄膜通常用于食品包装，如薯片袋，目前不能回收利用。

虽然纯食盐的性能并没有超过铂氧化铝催化剂，但研究小组也用金属化薄膜进行了测试，结果是相似的，而且盐的成本只是铂氧化铝催化剂的一小部分。

然而，Rabnawaz强调，金属化薄膜虽然有用，但也存在固有的问题。他设想了一个不再需要这种薄膜的世界，这就是为什么他的团队也在努力用更可持续的材料来取代它们。

该团队还将继续推进其热解项目。

例如，该团队尚未完全描述用食盐热解的气体产物。Rabnawaz相信该团队可以改进这种方法，使液体产品含有比作为燃料燃烧更有价值的化学物质。

尽管如此，该团队的新食盐战术的早期回报还是令人鼓舞的。基于快速、初步的经济分析，该团队估计，一个商业热解反应器只需添加盐，其利润就能增加两倍。

参考文献:Mohamed Shaker, Vikash Kumar, Christopher M. Saffron和Muhammad Rabnawaz, 2023年8月28日，先进可持续系统，“用食盐彻底改变塑料化学回收”。DOI: 10.1002 / adsu.202300306