隨著交通工具增多,廢舊的輪胎越堆越高,帶來的麻煩也越多,科學家們為了解決這一問題煞費苦心,終于廢物得以再利用!
環保主義者已經不滿廢舊輪胎很久了,它們被堆棄在垃圾填埋場,招致釋放毒氣的火災、港口害蟲,最終只能作為燃料燃燒。科學家們也試圖擺脫這一禍害,進而研發了一種新方法來制造合成橡膠。隨著這種材料被丟棄,它可以立即降解為一些化學建材,或者在新輪胎及其他產品中再利用。
研究人員在美國化學會(ACS)第252次全國會議暨博覽會上展出了他們的研究成果。其中,Robert Tuba博士發言說道,這個項目的基本思想是利用石化工業的副產品,并將其轉化為可回收的、帶有附加值的化學品,以便在輪胎和其他產品中使用,我們的目的是為社會和環境做創造一些福利。
據橡膠制造商協會調查,美國在2013年丟棄了2.7億個輪胎,這甚至高于每個美國成人丟棄一個的數量。大量的輪胎堆積在垃圾填埋場,由于輪胎不可降解,它們可能會一直堆放在這里。其中的一大半成為燃料,經切碎后與煤或其他材料混合燃燒,給水泥廠、造紙廠等工廠供電。但環保人士擔心,燃燒廢舊輪胎可能會污染空氣。
一個可行的解決方案是,美國過剩的廢舊輪胎可能推動可降解的材料來制造新一代輪胎。自2012以來,該研究小組的負責人Hassan S. Bazzi博士,一直在德州農機大學卡塔爾校區(TAMU-Qatar)致力于這個方案。他們從一種被稱為環戊烯的基本分子著手,環戊烯及其前體環戊二烯是石化煉油時產生的豐富廢料的主要成分,且價格低廉。特別是蒸汽裂解C5餾分的操作,C5是包含有五個碳原子的碳氫化合物。加州理工大學的同事們也一直嘗試用催化劑把環戊烯串在一起做成聚環戊烯,它與天然橡膠十分相似。
合成橡膠制造商通常使用丁二烯作為他們的基礎材料,但最近丁二烯的成本上升了,這無疑又打開了競爭的大門。Tuba想把環戊烯作為丁二烯的潛在替代品,同時,計算結果也表明聚環戊烯是很有前景的,因為它在相對溫和的反應條件下可以降解,也意味著所需的能源和費用最小。
TAMU-Qatar的Antisar Hlil解釋道,我們用平衡可逆的開環易位聚合來預測合成的可行性及聚環戊烯基輪胎添加劑的再循環能力的理論研究,通過實驗研究我們發現理論研究也起了很大的作用。
研究人員使用過渡金屬催化劑——釕在0℃合成聚環戊烯,并在45—50℃分解它。較低的溫度在工業上就意味著需要較少的能量。此外,在實驗室里,他們可以把自己研發的基于聚合物的輪胎添加劑全部轉化為原始材料。新的研究在不斷推進,合成橡膠可以與金屬、填料等其他輪胎材料混合。研究人員還擴大了他們的實驗范圍,以檢驗輪胎行業是否可以他們的方案推向實際應用。
Tuba最后表示,如果這個基礎研究方案非常有前景,我們也相信的確如此。屆時,我們將與行業合作伙伴一起推進這個項目,并把材料推向市場。
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