治白癜风医院 https://mjbk.familydoctor.com.cn/bjbdfyy_zx/ *正：向白色污染宣战！科学家想把塑料变“燃油”
科技前沿
★★★★★
年前，人类就开始利用塑料了。年，酚醛树脂作为真正的合成树脂被人类利用。年，“高分子化学之父”德国化学家施陶丁格提出，高分子链是由结构相同的重复单元共价连接而成以及交联网状结构理论。年美国化学家卡罗瑟斯提出了缩聚的理论。年，德国科学家齐格勒，意大利科学家纳塔，他们发明了一种有机金属催化剂：齐格勒-纳塔催化剂，由四氯化钛-三乙基铝组成，使得塑料的产量急剧增加，因他们在发明催化剂上的贡献，他们获得了年诺贝尔化学奖。
齐格勒纳塔催化剂以后，有不断有新的催化剂问世：茂金属催化剂、后过渡金属催化剂等。为什么科学家还在做催化剂呢？因为高分子领域现在还是一个非常蓬勃发展的领域，我们需要不断地发展新的催化剂、新的塑料来满足人类不同的需求。
种类繁多的塑料，是如何分类的
其实塑料的种类非常多，多到有时候连我们做化学的都分不清楚。根据性能可以将塑料分为热塑性塑料、热固性塑料。
什么是热塑性塑料？热塑性塑料是指加热以后它会熔融，然后冷却，冷却过程中可以再成形，它是可以循环的。比如，有些回收站把塑料袋回收，回收以后再加热，再造粒，再来使用，这是热塑性塑料。而热固性是一次性成形，不能再加热成形。
而根据塑料的用量，可以将之分为通用塑料和工程塑料。通用塑料是指用量非常大的塑料，聚乙烯、聚丙烯这些是通用塑料，如塑料袋显然是一个通用塑料，另外一种则是是工程塑料，飞机、汽车里很多使用的塑料是工程塑料。
三角标里的数字，代表了不同塑料的类型
理论上塑料在设计的时候，就是希望人回收利用的，塑料瓶上的三角标的数字就代表了它是什么类型方便人们分类再回收。
我们生活中衣食住行都离不开塑料。衣服，可以用塑料来做。饭碗，有用聚丙烯制造的。瓦片，也有很多用工程塑料来做的，因为它又轻、又防漏、还不容易碎。飞机内部很多也都是塑料做的。塑料甚至可以拿来做防弹衣，塑料中有一些高分子、高密度的聚乙烯可以拉丝，然后做成衣服，强度非常大，因为是拿聚乙烯来做的，所以它不像传统的防弹衣很重。另外现在比较流行的3D打印，它的发展很大程度是基于我们对新型光敏感树脂的发明。
目前，我们还在不断地提出新需求，还在不断地造出各种各样的新型塑料。
包装物的塑料使用寿命非常短，上图是它的时间分布图，有些塑料的使用寿命很长，但大多塑料使用寿命少于一年。我们产生的63亿吨塑料，9%被回收，12%被焚烧掉了，79%被丢弃掉，到了填埋垃圾场。虽然直接焚烧塑料可以产生塑料。但是燃烧并不是很好的选择，因为焚烧会产生二氧化碳和二噁英，从而造成大气污染。那么很多塑料垃圾都去哪儿了？答案是去海洋里面了。
海岸线50公里塑料垃圾的排放量，颜色越深的排放越多。
3月的时候有一条新闻，菲律宾有一条鲸鱼搁浅了。解剖以后发现鲸鱼里胃里有40公斤的塑料，他没有办法吃进更多它需要的食物。
小海豚在与一种塑料制品玩耍，这种塑料制品很容易对他们的生命造成威胁。
前面我们讲了塑料的分类，那么对一个化学工作者讲我们能做什么，塑料是由我们生产出来的，我们该去做些什么呢。
面对塑料污染，科学家在行动！
首先从聚乙烯塑料入手，聚乙烯产量大、成本低，是一种通用消费品，全世界每年将近一亿吨。聚乙烯又是非常稳定的难以降解的塑料。它的稳定性好，耐腐蚀，理论上上千年也不会降解，而且它的量很大，占废塑料的40%。我们国家使用非常广泛的农用地膜也是由聚乙烯制造的，这类地膜如果不清理埋在土地里会影响植物的生长。
那么我们是否能发展生物可降解替代品？以我个人观点讲，虽然近期数十年这些生物可降解的塑料是我们极力发展的方向，但是从成本和稳定性上来说很难替代石油气的塑料产品。另外一方面通过生物降解途径来解决塑料问题，科学家也在想办法，比如说北京航空航天大学的杨*老师，他们发现虫子可以把塑料袋吃掉，能把它降解掉。
当然，对于化学工作者来讲，我们思考是否可以让塑料从哪里来就回到哪里去。聚乙烯废塑料是理想的燃油，成份与柴油、汽油的组成是一样的，而且不含硫、氮等杂原子，。聚乙烯用作燃料的问题关键在于：塑料袋是固体，汽油、柴油是液体，我们应该想办法把它降解下来，把它的分子变小才可以拿来用。
对于聚乙烯降解而言过去也有方法，就是用热裂解技术，但能量效率低，往往要大约度，这种高温情况下聚乙烯废塑料会产生各种各样的产物，包括烷烃、芳烃、烯烃。这个产物可以是汽、油、蜡，成分非常的复杂，使它的利用率很低，很难以利用，另外催化剂的活性也很低，使用寿命有限。
现在，我们想用烷烃复分解的方法达到这一目标，复分解就是交叉组合的过程。这个工作在这里面主要基于用一种双金属催化烷烃复分解的方法。
这是年Goldman、Brookhart发在Science杂志上的工作。我们正是想用交叉烷烃复分解，把聚乙烯降解下来，在较温和的条件下（前面讲要超过度，我们可以在小于度，）将高分子量的聚合物转化为为低分子的燃油烷烃。
我们让高分子聚合物跟一个小分子的烷烃进行重组，小分子烷烃把高分子聚合物像剪刀一样剪断了，剪断以后证明它的分子量就降低了，而且在这个反应中，小分子烷烃是大量过量的，可以不断地把高分子的一条长链剪断，变成燃油的烷烃，这就是我们正在做的事情。
这是我们与加州大学管治斌老师合作由我的一位学生贾香清博士完成的工作，我们发现用两种催化剂，铱催化剂，和铼催化剂，在度以下，比较温和的一种温度可以把聚乙烯降解成在分子量上可以适用于作为柴油的烷烃。这个方法同样可以适用各种各样的聚乙烯，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯等等。如高密度聚乙烯，分子量是万，一个庞然大物，我们可以把分子量降到多，拿来作为柴油的烷烃，除了可以生成油，也可以生成聚乙烯蜡。
而且我们实际生活中的聚乙烯废塑料，塑料瓶、保鲜膜、家乐福的塑料袋都可以降解，生成清洁燃油。
但是不得不说我们做的这项工作的一个前提条件就是，塑料的回收、分类。垃圾分类非常重要，塑料是属于可回收垃圾，但是可回收垃圾远不止塑料。如果我们不将其与其他垃圾分类回收，等到利用时再想分类就很头痛。所以回收非常重要。
对我们老百姓来讲，最重要的一点是避免使用一次性塑料制品。另外，我们现在做的研究工作只是开了一个头，并不是说我们能够完全解决这个问题。能否在垃圾分类前提下发展非常高效的催化剂，降低它的成本，可以使它重复利用，在这方面我们有很长的路要走。
（*正：中科院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室课题组长、研究员、博士生导师）
更多精彩
