据外媒报道，剑桥大学（University of Cambridge）研究人员开发了一种太阳能反应器，利用从废旧汽车电池中回收的酸液，分解难以回收的塑料垃圾，例如饮料瓶、尼龙纺织品和聚氨酯泡沫，并将其转化为清洁的氢燃料和有价值的工业化学品。

图片来源： 剑桥大学

该反应器利用太阳能驱动，有望成为目前化学回收方法的更经济、更可持续的替代方案。研究团队表示，他们的方法可以创建一个循环系统，使一种废物流能够解决另一种废物流的问题。相关研究成果发表在期刊《Joule》上。

全球塑料年产量超过4亿吨，但只有18%被回收利用。其余的则被焚烧、填埋或渗入生态系统。研究人员表示，他们研发的太阳能酸性光重整技术有望帮助解决全球塑料垃圾堆积如山的问题。

研究人员设计了一种光催化剂，它足够坚固，能够承受酸的强腐蚀性，同时还能有效利用废旧汽车电池中的酸液——这些酸液通常会被中和并丢弃。

“这项发现几乎是偶然的，”领导这项研究的剑桥大学Yusuf Hamied化学系教授Erwin Reisner表示。“我们过去一直认为，在这些太阳能系统中，酸是绝对不能用的，因为它会溶解一切物质。但我们开发的催化剂却不会——突然间，一个全新的反应世界展现在我们面前。”

“酸长期以来一直被用于分解塑料，但我们从未拥有过一种廉价且可规模化生产的、能够耐受酸腐蚀的光催化剂，”论文第一作者、Reisner研究小组的博士生Kay Kwarteng表示，她正是这种光催化剂的研发者。“一旦我们解决了这个问题，这类系统的优势就显而易见了。”

Kwarteng、Reisner及其同事开发的这种方法首先利用汽车电池废酸处理废塑料，将长链聚合物分解成乙二醇等化学单元，然后光催化剂在阳光照射下将其转化为氢气和乙酸（醋的主要成分）。

实验室测试表明，该反应器能够高效产氢，并以高选择性生成乙酸。此外，该反应器连续运行超过260小时，性能未出现任何下降。

这种方法适用于多种类型的塑料废弃物，甚至包括目前难以回收的尼龙和聚氨酯等塑料。这为现有的升级回收技术带来了真正的进步，因为现有的技术只能处理PET等塑料。

这种方法不仅适用于全新的实验室级酸，也适用于从汽车电池中回收的酸。这些电池的酸含量在20%到40%之间（按体积计），每年在全球范围内被大量更换。这些电池中的铅通常会被提取出来出售，但酸在安全中和后会产生额外的废弃物。

“这是一种尚未开发的资源，”Kwarteng说道。“如果我们能在酸被中和之前收集起来，就可以反复利用它来分解塑料：这真是一个双赢的局面，既避免了中和酸带来的环境成本，又能利用它来生产清洁氢气。”

研究人员表示，与其他光重整方法相比，他们的方法有望降低一个数量级的成本，这主要是因为这种酸能够提高氢气的产率，并且可以重复利用，而不是被消耗或浪费掉。

Kwarteng表示，尽管仍存在一些挑战——例如如何确保反应器能够承受腐蚀性环境——但其基本化学原理是可靠的。“这些酸在工业领域已经可以安全使用，”他说道，“现在的问题是工程技术：我们如何建造能够连续运行并处理实际废弃物的反应器？”

研究人员表示，他们的方法不会取代传统的回收利用方式，但可以作为补充，用于处理目前尚无可行再利用途径的受污染或混合塑料。

“我们并不承诺解决全球塑料问题，”Reisner表示，“但这表明废弃物可以转化为资源。利用阳光和废弃电池酸液，我们可以从塑料垃圾中创造价值，这使得这项工艺前景广阔。”