神奇“酶”让虫子吃掉塑料垃圾:2026年全球塑料垃圾量超10亿吨,还有哪些处理方式?

新材料小站 2022-10-11
1971 字丨阅读本文需 5 分钟

研究人员在蜡虫唾液中发现了一对酶,在室温下,这种酶能在几个小时内自然分解一种常见的塑料。

聚乙烯是世界上使用最广泛的塑料之一,从食品容器到购物袋,用途无所不包。不幸的是,它的坚固性也使其成为一种顽固的持久性污染物 ,这种聚合物需要经过高温处理才能启动降解过程。

1、吃垃圾的虫子

蜡虫唾液含有我们所知的唯一可以在未经处理的聚乙烯上发挥作用的酶,这使得这些自然产生的蛋白质在回收利用方面可能非常有用。

分子生物学家和业余养蜂人费德里卡·贝尔托奇尼(Federica Bertocchini)早在几年前就偶然发现蜡虫具备降解塑料的天赋。

贝尔托奇尼表示:“在季节结束时,养蜂人通常会把一些空的蜂箱放在储藏室里,以便在春天把它们放回田里。有一年,我也是这样做的,但我发现,我储存的蜂巢受到蜡虫的侵扰,里面全是蜡虫。”

贝尔托奇尼随即清理了蜂巢,把所有的蜡虫放进一个塑料袋里。过了一会儿,当她回来的时候,她发现这个塑料袋已经“千疮百孔”。

蜡虫(waxworm)是蜡螟的幼虫,最终会变成短命的蜡螟(Galleria mellonella)。但在幼虫阶段,这种蠕虫会在蜂巢中找到了自己的家,它们以蜂蜡和花粉为食。

在这个偶然的发现之后,贝尔托奇尼和她在马德里玛格丽塔萨拉斯生物研究中心的团队开始分析蜡虫的唾液,并在《自然通讯》上发表了他们的发现。

研究人员使用了两种方法:凝胶渗透色谱,根据分子的大小分离分子;以及气相色谱-质谱仪,根据分子的质量电荷比识别分子碎片。

他们证实,蜡虫的唾液确实将聚乙烯中发现的碳氢化合物长链断裂为小的氧化链。

2、2026年全球塑料垃圾量将超10亿吨

经合组织(OECD)6月3日发出警告,如果不采取任何措施,到2060年,全球产生的塑料垃圾量有望增加近两倍,其中大约一半最终进入垃圾填埋场,不到五分之一被回收。

经合组织发布的《全球塑料展望:到2060年的政策情景》报告预测,在没有大胆的新政策的情况下,全球塑料消费量将从2019年的4.6亿吨上升到2060年的12.31亿吨,增速快于大多数原材料。非洲和亚洲的发展中国家和新兴国家的增长速度最快,但是到2060年经合组织国家人均塑料垃圾产生量(平均每年238千克)仍将远高于非经合组织国家(77千克)。

全球塑料垃圾量从2019年的3.53亿吨增至2026年10.14亿吨。包装、消费品和纺织品等短期应用将继续占主导地位,占2060年所有塑料垃圾的近三分之二。

报告预计,2060年,全球塑料垃圾有大约一半将最终进入露天或裸露的垃圾填埋场,20%被焚烧,只有17%将得到回收。预计有15%的废旧塑料将对垃圾填埋场及周边地区的自然环境构成威胁。虽然这一数字较目前的22%有所下降,但仍然处于很高的水平。

3、塑料垃圾还有哪些处理方法

1)废塑料裂解制油气

巴斯夫全球副总裁莫立森介绍,巴斯夫正在开发一项技术,将那些一次性、低价值的塑料制品通过汽化裂解,变成裂解油或者气体;裂解油作为原料可以再进入裂解塔,继续进行生产,完成循环。不过,该技术的大规模应用还面临很多的挑战。如整个热解油的过程和技术的挑战需要去解决,同时这些材料的分离以及材料的清洁度方面还有一些问题。

SABIC亚太区可持续发展高级经理思瑞德则表示,SABIC使用一种热裂解的技术,可以把废弃塑料包装变成像石脑油一样的原料。这种原料能够直接进入到现有蒸汽裂解炉中加以利用。

2)废塑料瓶提取聚酯多元醇

据潘律民介绍,亨斯迈有一项技术能将塑料废弃物循环再生为原材料。通过回收废弃PET塑料瓶,提取生产聚氨酯的关键性原材料——聚酯多元醇,提升商业附加价值。亨斯迈有一套先进的塑料瓶处理系统能实现该过程,目前能提供20种聚酯多元醇产品。即使是严重受损的塑料产品也能够得到有效的处理。亨斯迈美国工厂每年可有效处理10亿个500毫升塑料瓶,过去五年已经转化成年产13万吨的多元醇产品。建于台湾地区的新工厂预计将于明年年底竣工,每年消耗2.5亿个PET塑料瓶,之后积极选址,进行亚洲区第二工厂的构建,在五年内使亚洲的产能翻倍增长。

3)生物基材料解决白色污染

中国工程院院士、南京工业大学教授欧阳平凯指出,生物基材料降解性好、安全性和相容性好、性能高,可以解决白色污染。

● 生物基PX 生物基PX采用生物质为原料,过程安全环保,低毒,易降解。由生物基PX可以制得生物基PX聚酯。

● 生物基聚氨酯材料 研究人员以各类植物油为基础原料,开发出生物基PU多元醇产品。以生物基二胺类化合物为基础原料,开发出生物基PU异氰酸酯。植物油路线具有诸多优势。

● 生物基尼龙5X 有机酸(草酸、丁二酸、己二酸等)与戊二胺反应,可以制成一系列高性能新材料PA52、PA54、PA56,取代己二胺为基础的聚酰胺材料。其中,尼龙56兼具尼龙的结构强度、棉布的吸水性能、羊毛的柔软性。

4)热电利用

将城市垃圾中废塑料分选出来进行燃烧产生蒸汽或发电。该技术已较为成熟,燃烧炉有回转炉、固定炉、硫化炉;二次燃烧室的改进和尾气处理技术的进步,已经可以使废塑料焚烧回收能量系统的尾气排放达到很高的标准。废塑料焚烧回收热能和电能系统须形成规模生产,才能获得经济效益。

5)燃料化

废塑料热值可在25.08MJ/KG,是一种理想的燃料,可制成热量均匀的固体燃料,但其中含氯量应控制在百分之零点四以下。普遍的方法是将废塑料粉碎成细粉或微粉,再调和成浆液做燃料。如废塑料中不含氯,则此燃料可用于水泥窑等。

文章来源: 中国化工报,知新了了,洁普智能环保,中国化工信息周刊

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