COSMOlogic-可减少数百万吨塑料垃圾的新回收工艺
最近，Wisconsin-Madison大学的工程师们发明了一种用溶剂回收塑料垃圾中聚合物的方法，他们称之为“溶剂定向回收和沉淀（STRAP）处理”。主要应用COSMO-RS计算出不同温度下目标聚合物在溶剂混合物中的溶解度，以探索候选溶剂。
多层塑料材料在食品和医疗用品包装中无处不在，特别是因为多层聚合物可以赋予这些材料特殊的性能，例如耐热性或氧气和水分的控制。虽然实用性很强，但使用常规方法无法回收这些难以降解的塑料。
全球每年生产约1亿吨多层热塑性塑料，每一层又由多达12层不同的聚合物组成。其中40%是制造过程中本身产生的塑料垃圾，由于没有办法分离聚合物，几乎所有的塑料最终都被填埋或焚化。
最近，Wisconsin-Madison大学的工程师们发明了一种用溶剂回收这些材料中聚合物的方法，他们称之为“溶剂定向回收和沉淀（STRAP）处理”。这项工作于2020年11月20日在Science Advances上发表。
通过使用一系列的溶剂进行洗涤，溶剂的选择是通过热力学计算聚合物的溶解度来指导的，UW-Madison分校的化学和生物工程教授George Huber和Reid Van Lehn与他们的学生们使用STRAP方法将聚合物分离成一种由普通分层材料聚乙烯、乙烯醇和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的商业塑料。
最终分离出来的聚合物在化学上与用来制作原始薄膜的聚合物相似。研究小组现在希望利用回收的聚合物来制造新的塑料材料，证明这一过程可以帮助关闭回收循环。特别是，它可以回收在生产和包装过程中产生的那40%的塑料垃圾。
“我们已经用多层塑料证明了这一点” Huber说，“我们需要尝试其他多层塑料，并且需要扩大这项技术的规模”。
随着多层塑料的复杂性增加，识别可溶解每种聚合物的溶剂的难度也增加。这是Van Lehn使用真实溶剂似导体屏蔽模型（COSMO-RS）来指导STRAP方法的原因。
COSMO-RS能够计算出不同温度下目标聚合物在溶剂混合物中的溶解度，从而缩小可能溶解聚合物的潜在溶剂的数量。然后，团队可以通过实验探索候选溶剂。
Van Lehn说：“这使我们能够处理这些复杂的系统，如果您实际上要在回收领域有所作为，这是必需的。”
最终目标是开发一种计算系统，该系统使研究人员能够找到合适的溶剂组合以循环利用各种多层塑料。该团队还希望了解所用溶剂对环境的影响，并建立绿色溶剂数据库，以便更好地平衡各种溶剂系统的功效、成本和环境影响。
这个项目源于UW-Madison分校在催化方面的专业知识。几十年来，该大学的化学和生物工程研究人员开创了以溶剂为基础的反应学，将生物质（如木材或农业废弃物）转化为有用的化学物质或燃料前体。这方面的专业知识也应用于溶剂型聚合物的回收利用。
该小组正通过由Huber领导的新成立的多大学废塑料化学循环中心，在继续进行STRAP研究。美国能源部资助该研究中心耗资1250万美元，研究人员正在研究几种再生和回收聚合物的化学途径。
参考文献：
Recycling of multilayer plastic packaging materials by solvent-targeted recovery and precipitation” by Theodore W. Walker, Nathan Frelka, Zhizhang Shen, Alex K. Chew, Jesse Banick, Steven Grey, Min Soo Kim, James A. Dumesic, Reid C. Van Lehn and George W. Huber, 20 November 2020, Science Advances.
COSMOlogic,COSMOtherm,热力学性质,溶解度
热门新闻
智汇材料·赋能化工 | 机器学习在材料科学与化工领域应用专题交流即将启幕
北京泰科博思科技有限公司在4月17日分别携手东南大学、河海大学举办了“机器学习在材料科学与化工领域的应用”线下专题交流活动。
2026-04-22 08:51
北京泰科携达索BIOVIA创新方案亮相第七届离子液体与绿色过程大会
5月8日至10日，以"低碳智能变革 开创新质未来"为主题的第七届离子液体与绿色过程大会在开封圆满落幕。北京泰科作为达索系统BIOVIA品牌中国区核心合作伙伴，携AI离子液体筛选解决方案及COSMOLOGIC、Materials Studio、Pipeline Pilot等明星产品重磅参展，助力产业智能化升级。
2025-05-16 08:51
会议聚焦量子计算、机器学习与材料模拟技术的深度融合，吸引了来自重庆大学、四川大学、中科院绿色智能研究院等30余位高校学者、科研机构专家及企业代表，围绕合金材料研发、核能材料性能优化及低碳转型等议题展开深度探讨，共绘材料科学智能化升级新蓝图。
2025-05-07 14:09
分子模拟与人工智能赋能油气行业论坛在京举办 I 达索系统BIOVIA联合北京泰科科技共探油气数字化新路径
由北京泰科科技与达索系统BIOVIA联合主办的“分子模拟与人工智能赋能油气行业论坛”在达索系统北京办公室成功举行。
2025-05-07 13:29
联系方式
公司地址：北京市朝阳区安慧里四区15号
中国五矿大厦419室
电话：010-64951848
传真：010-58603969
销售部：sales@tech-box.com.cn
泰科博思二维码