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科学家们创造了一种利用化学和生物学将塑料废物转化为有价值的化学品的过程

Posted on 2022-10-18

塑料垃圾正在堵塞我们的河流和海洋,并造成长期的环境破坏,而这才刚刚开始成为人们关注的焦点。但是一种结合生物和化学过程的新方法可以大大简化回收过程。

虽然我们使用的大部分塑料都带有表明它可以回收的符号,而且世界各地的当局都为此大肆宣传,但现实是说起来容易做起来难。大多数回收过程仅适用于单一类型的塑料,但我们的废物流由复杂的混合物组成,分离起来既困难又昂贵。

最重要的是,目前大多数化学回收工艺生产的最终产品质量明显较差,无法自行回收,这意味着在塑料方面,我们距离实现循环经济的目标还有很长的路要走。

但是,在转基因细菌将混合塑料废物转化为单一、有价值的最终产品之前,使用化学过程将混合塑料废物分解成更简单的化合物的新方法可能会为我们的塑料危机提供有希望的新解决方案。

这种新的混合技​​术在最近发表在《科学》杂志上的一篇论文中进行了概述,它建立在先前的研究基础上,该研究表明,通过在催化剂的帮助下氧化不同种类的塑料混合物可以分解并转化为一系列有用的化学物质。

问题是由此产生的各种化学品需要复杂的分离过程来分离和纯化它们,这使得该方法实际上不切实际。然而,这种工艺产生的“含氧化合物”具有吸引人的品质:它们比大多数化学回收工艺的产品更易溶于水。

这意味着它们更容易被生物吸收,开辟了使用生物过程进一步提炼它们的前景。利用这一点,研究人员对一种土壤细菌进行了基因工程,以吸收这种化学混合物并使用它们来生产单一的最终产品——这一过程被称为“生物漏斗”。

在他们的实验中,该小组创造了两种不同的菌株,一种能够生产β-酮己二酸,一种多种性能增强聚合物的前体,另一种能够生产聚羟基链烷酸酯,这是一种用于许多医疗应用的生物塑料家族。

当他们测试他们的混合方法时,研究人员发现第一个氧化步骤能够将聚苯乙烯、聚乙烯和 PET 的混合物转化为效率为 60% 的苯甲酸和对苯二甲酸,以及效率为 20% 的二羧酸5.5 小时后。

然后他们从混合物中回收金属催化剂并将其喂给他们定制的细菌。一些化学物质被细菌消耗以帮助它们生长,而其余的则被转化为所需的最终产品。总体而言,他们能够以57% 的效率将塑料混合物转化为 b-酮己二酸酯。

虽然研究人员设计的方法只是一个原型,但已经有一些有希望的途径来扩大其规模并扩大其范围。虽然他们只在三种塑料上测试了这项技术,但它可以很容易地扩展到聚丙烯和聚氯乙烯。

已经在其他地方使用的连续反应器系统可以帮助改善氧气输送并持续去除最终产品,这样它们就不会在工艺完成之前降解。更重要的是,应该可以改造其他细菌菌株来生产各种不同的最终产品。

虽然仍需要对该方法的经济性进行全面分析,但这种混合回收过程对于处理我们每天丢弃的复杂塑料混合物具有相当大的前景。毕竟,真正的循环塑料经济可能不会那么遥远。

图片来源:Unsplash 上的tanvi sharma

原文: https://singularityhub.com/2022/10/17/scientists-created-a-process-that-uses-chemistry-and-biology-to-turn-plastic-waste-into-valuable-chemicals/

本站文章系自动翻译,站长会周期检查,如果有不当内容,请点此留言,非常感谢。
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