新加坡用陽光分解塑膠,白色污染搖身一變成發電燃料

新加坡用陽光分解塑膠,白色污染搖身一變成發電燃料
塑膠的白色污染已成為全球性環境問題,如何減少塑膠使用、處理既有的塑膠製品,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,但因為使用習慣不佳與回收機制不彰,基本上塑膠也無處不在,就以台灣為例,2019 年荒野保護協會的淨灘行動數據指出,海洋廢棄物 70% 都是寶特瓶、吸管與塑膠杯等製品,雖然目前已實施限塑政策,但每年產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,透過新型釩光催化劑,可以將塑膠轉換成甲酸,其中釩是種生物相容性金屬,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。

相較於傳統的熱分解反應,光催化劑較為環保,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、鈀或釕催化劑還要低。

科學家首先將釩催化劑加入塑膠溶液中,把它加熱到 85°C 後再暴露於陽光模擬光源系統下,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,常用於橡膠、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)氫氣製造機 HYFORM,利用釕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)學生成立的新創公司 Team FAST 也打算製造出甲酸燃料公車。

甲酸是良好的氫氣載體,1 公升甲酸可製造 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,用陽光來產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。

目前研究已發表在《Science Advances》雜誌。

Sunlight turns plastic waste into key element of hydrogen fuel cells
NTU Singapore scientists convert plastics into useful chemicals using sunlight
Visible Light–Driven Cascade Carbon–Carbon Bond Scission for Organic Transformations and Plastics Recycling

(首圖來源:新加坡南洋理工大學)

瑞士研發甲酸燃料電池,解決氫燃料運輸與補充難題

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