科學家們利用日常塑膠引發創新的鏈式反應，開發出一種回收塑膠廢物的方法，並在此過程中提高了安全性和效率。一次性塑膠是一個主要的環境問題，但現在，從雜貨店買來的廢塑膠袋不再被當作垃圾處理，而是可以用來進行一種反應，對有害化學物質進行解毒。
北海道大學的研究人員開發出了一種開創性的方法，透過利用塑膠廢棄物引發自由基鏈式反應來解毒有害化學物質，從而實現塑膠廢棄物的再利用。這種方法既提高了安全性和效率，又解決了塑膠垃圾的環境問題，為可持續發展和具有經濟吸引力的化學工藝鋪平了道路。藝術想象圖描繪了從塑膠纖維中產生的被稱為自由基的極高活性分子。圖片來源：Koji Kubota 和 Hajime Ito
北海道大學化學反應設計與發現研究所（WPI-ICReDD）的研究人員領導的研究小組開發出一種方法，利用普通塑膠材料而不是潛在的爆炸性化合物來引發自由基鏈式反應。這種方法大大提高了過程的安全性，同時還提供了一種重新利用和聚醋酸乙烯等普通塑膠的方法。這些研究成果已發表在《美國化學學會雜誌》上。
(上圖）利用機械力引發自由基鏈式反應的一般方案。(下圖）利用雜貨袋碎片在球磨罐中引發反應。資料來源：Koji Kubota 等人，《美國化學學會雜誌》。2023 年 12 月 22 日
研究人員利用球磨機（一種在鋼罐中快速搖動鋼球以混合固體化學物質的機器）進行研究。當鋼球撞擊塑膠時，機械力會打破化學鍵，形成自由基，自由基具有高活性的非鍵電子。這些自由基促進了自我維持的鏈式反應，從而促進了有機鹵化物的脫滷反應，即用氫原子取代滷原子。
"使用商品塑膠作為化學試劑是有機合成的一個全新視角，"Koji Kubota 副教授說。"我相信，這種方法不僅能開發出安全、高效的基於自由基的反應，還能為利用廢塑膠這一嚴重的社會問題提供新的途徑"。
北海道大學化學反應設計與發現研究所（WPI-ICReDD）研究團隊的 Koji Kubota 副教授（左）和 Hajime Ito 教授（右）。資料來源：WPI-ICReDD
在球磨罐中加入普通雜貨袋的塑膠碎片併成功進行反應，證明了廢塑膠的再利用。研究小組還展示了他們的方法可用於處理工業中廣泛使用的劇毒多鹵化合物。他們利用聚乙烯引發自由基反應，從一種常用於阻燃劑的化合物中去除多個滷原子，從而降低了其毒性。
研究人員預計，由於這種方法在成本和安全性方面的優勢，它將贏得業界的關注。
Hajime Ito 教授評論說："我們的新方法使用穩定、廉價和豐富的塑膠材料作為自由基鏈式反應的引發劑，在促進開發具有工業吸引力、安全和高效的化學工藝方面具有巨大潛力。"
這項研究得到了日本學術振興會、日本科學技術振興機構和日本文部科學省的資助。
編譯來源：ScitechDaily
