当塑料被丢弃在环境中时会成为问题，这是他们待的最后一个地方。其实，塑料是一种具有巨大价值的资源，只是被草草扔掉太可惜了。因此，塑料需要重新再利用，理想情况下回收塑料经加工后的性能应该可以与塑料新料相媲美。

不可否认，这是一个挑战，因为回收塑料中有许多不同类型和不同种类的塑料混合物，要制造出具有和新料制品相同品质的塑料产品并不容易。来自加利福尼亚大学劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们提出了一个巧妙的想法，有望成为解决这一难题的方法。他们正在研发一种塑料，就像一组乐高一样，其成分可以在分子水平上分离开，然后可以再次以新的形式、纹理和颜色重新组合在一起，而不会损失任何性能和质量。

塑料可以保护人们免受有害物质和细菌的侵害，从而可以制造极其轻巧、高性能的车身，并在风能和太阳能等可再生能源的创造方面发挥重要作用。这只是塑料潜在应用中的一小部分。简而言之：聚合物材料是现有的最强大、多功能，适应性强和高效的资源之一。而它们如此不可或缺的原因是：塑料的成分可以精确定制，以满足目标应用的要求。

塑料成功的部分关键原因是目前可用的各种不同类型的聚合物。然而，特殊组分和添加剂也至关重要，因为它们帮助材料制造商和复合材料科学家改变塑料的特性。添加剂有助于赋予塑料在目标应用中的重要性能。添加剂使塑料具有柔性和弹性、刚性和防火性能、极其坚韧和回弹性、鲜艳的色彩或抗菌性能。任何塑料制造商都会严格保密他的配方。虽然聚合物A和聚合物B之间的差异乍一看似乎微不足道，但它们对于应用来说意义重大，尤其是对公司的成功至关重要。

迎接挑战

甲之蜜糖，乙之砒霜：市场上出售的各种不同塑料给回收商带来了巨大的挑战，特别是当他们要面对高质量应用的塑料回收时更是如此。在一定程度上，当仅加工由一种塑料组成的材料时，例如由热塑性PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）制成的瓶子，这是可能的。当涉及仅具有微小差异的类似塑料的混合物时，“升级回收” ——即从回收物制造相同或更高质量的产品——已经被证明更加困难。

在这种情况下唯一的选择是“降级回收” ——即生产质量较低的塑料。回收的塑料可以进行热量再循环，例如，产生能量或热量。这是一个久经验证的解决方案，但对于温室气体排放并不理想。此外，由于会产生有毒化学物质，一些塑料，如聚氯乙烯（PVC），并不能焚烧处理。

材料科学家不仅在提高回收水平，而且在优化回收潜力方面也在不断努力。在这种情况下，他们不仅仅依赖于专家的实践经验和专业知识。只有通过塑料制造商、复合材料科学家、加工商和回收商之间的充分有效合作，才能大幅提高回收水平。在这种情况下我们需要回答很多问题：例如，为塑料提供示踪剂是否有意义，借助分析工具是否可以更精确地识别和分选出不同种类的塑料？或者是否应就减少使用不同类型塑料的数量达成协议？答案并不明确。

来自美国加利福尼亚大学劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的Brett Helms和Peter Christensen等科学家们正在采用一种有趣的方法来生产耐用的和各方面来说都更具可持续性的塑料。Brett Helms、Peter Christensen和他们的同事们正在研究一种聚合物材料——简单来说——就像一组乐高一样，它可以呈现出最简单的组分，然后一次又一次地重新组合在新的和不同的形式，而纹理和颜色没有任何性能或质量损失。

综合的可回收性能

Peter Christensen说：“在制造大多数塑料时，很少有人会考虑可回收性。”此外，通常需要太多的能量和金钱来将回收塑料重新加工为和新料相当的水平。伯克利实验室团队现在声称已经找到了一种回收塑料的方法，因为它基本上是在分子水平上，通过将塑料完全分解成单独的成分，然后再次智能地将它们重新组合在一起，以完全创造一些全新的东西。

所有塑料都是聚合物，即它们由基于含碳（单体）的化合物的大分子组成，并由大分子连接在一起形成分子链（聚合）。例如，塑料聚乙烯（PE）由许多单独的乙烯分子（乙烯）交替组成，而聚丙烯（PP）单体是丙烯（丙烯）。这两种情况涉及的物质 ——乙烯和丙烯——是通过所谓的蒸汽裂解从石油或天然气中获得的气态可燃烃化合物。它们在催化化学反应过程中聚合。

遗憾的是，像PE或PP这样的聚合物不能再循环到其原始单体状态。当塑料含有一种以上的单体或添加剂时，再循环变得更加复杂。即使在分离之后，添加剂在某些情况下仍保持与单体紧密结合——它们一起被“拷”在一起 ——并且在进行再循环时它们依旧保持这种状态。

回收过程一览

在大多数情况下，回收工厂必须处理由具有不同性能特征的不同聚合物组成的塑料产品。例如，如果将硬质塑料、弹性塑料、无色塑料和彩色塑料混合在一起并磨碎，则回收过程的结果是一种原材料，很难说它将从原始塑料中获取什么样的性能。混合回收物的未知及不可预见的性能特点，使得制造需要某种指定特征的高质量产品具有很大的不确定性。当一个由再生塑料制成的可重复使用的购物袋最终磨损时，在大多数情况下，通过再次回收再生产新材料是不可能的。在其使用寿命结束时，它要么被焚烧，最多用于获取热量、电力或燃料，或者出现在垃圾填埋场，这在世界某些地区仍然是标准做法，在那里它会在外部化学和物理因素的影响下随着时间而裂解。在最糟糕的情况下，塑料袋会进入大海并污染海洋环境。

用激励措施增加收集意愿

我们需要激励措施来阻止垃圾填埋场的塑料处理方式以及由此造成的环境污染——这些激励措施必须具有意义，并对商品的附加价值产生积极影响。毕竟，如果回收物具有与新原料相同的质量，其生产出的塑料产品也和新原料制造的塑料产品具有相同质量，那么还有什么理由拒绝使用回收材料呢？

一个具体的例子：正如俗话所说，金钱不会从天上掉下来。这是对的，但是每一个不小心扔掉的PET瓶都代表着有价值的原材料的流失，所以收集和回收PET瓶是值得的。因为可以从纯聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）再次生产诸如瓶子、薄膜或纤维之类的高质量产品。

让我们继续这一思路：尽管可再生资源的使用越来越多，但塑料主要来自石油。这意味着：使用过的PET在回收利用过程中的热循环会导致气体等排放，从而影响气候。而这种排放在传统焚烧过程中也会产生。与其他塑料相比，PET不是塑料混合物——它是一种纯材料，可以比几乎任何其他聚合物材料更有效地回收和加工成高质量的产品。

在德国，人们对收集PET瓶的兴趣是通过引入押金系统引发的，这导致他们的回收水平高达98％！大约三分之一的回收瓶用于生产新的PET瓶，另外三分之一被加工成工业薄膜，五分之一被加工成纺织纤维。似乎PET回收物为回收公司提供了新的想法，例如使用旧的饮料瓶为学童生产背包、套头衫、运动鞋、家具或汽车零件的薄膜表面。

创建一套可行的系统是值得的

安装中央收集设施促进了回收PET瓶的业务，其中存放瓶在手动送入后被压扁和压缩。回收公司对材料进行分类和清洁，然后将其切成指甲大小的碎片，这些碎片被熔化并加工成颗粒——这是制造新的高质量塑料产品的基础。工业推广的进一步收集系统包括回收塑料窗型材或回收的农用薄膜。与此同时，科学家正致力于通过生物技术手段优化塑料回收过程，他们正在测试消化聚合物的细菌和酶，并将它们分解成基本成分。可以预期，这种跨学科合作将为未来创造新的就业机会。毕竟，塑料是具有附加价值的资源，如果进行适当分类，就可以成功回收利用。有效的回收利用将在未来变得越来越重要——顺便说一句，这是今年10月K 2019展会的一个主题——并且目前的技术已经为高效回收奠定了基础。接下来话题会回到美国加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的Brett Helms和Peter Christensen所进行的开发。

从内到外的回收

Brett Helms，Peter Christensen及其同事已经发现，并可以一次又一次地回收而不损失性能的塑料被称为聚二酮烯胺（PDK）。PDK由许多三酮以及芳族或脂族胺组成，而水是唯一的副产物。科学家能仔细研究这种叫做PDK的可持续塑料在很大程度上是一种巧合，当伯克利科学家将各种酸放入用于生产PDK基粘合剂的容器中时，就会发生这种情况。

PDK在与酸接触时改变了结构。科学家很好奇，想知道玻璃杯究竟发生了什么，以及如何解释这种转变。因此，他们通过核磁共振光谱分析了样品的分子结构。他们发现聚二酮烯胺的聚合物结构已完全分解为原始单体。进一步的试验表明，PDK不仅在酸的作用下分解成单体;所有添加剂也都与单体分离。研究科学家最终使用其回收的PDK单体生产出一种新型聚合物。这项操作很成功，完美没有保留原始PDK的颜色或其他特性。

循环经济的重要发现

伯克利的科学家们深信，他们的新型可回收塑料可能会成为目前使用的许多不可回收塑料的良好替代品。“当我们需要考虑将来回收工厂现代化所需的基础设施，以便将来分类和处理废物时，我们正处于关键时刻。”Brett Helms说。他指出，如果这些工厂的设计能够像实验室实验那样完全回收和加工PDK和类似的塑料，那么在可预见的未来，塑料将不会最终出现在垃圾填埋场或垃圾环境。他认为他们的发展表明，在向后思考过程中开发和生产的塑料可以彻底完全地回收利用。下一阶段，研究科学家打算开发具有广泛热性能和机械性能的PDK塑料，把它们用于纺织品、3D打印和泡沫塑料等不同应用，同时，他们还在通过植物和其他可持续来源的材料补充配方。