塑料垃圾是全球性问题但碳回收可以提供帮助

航空和化学制造等重工业占美国温室气体排放总量的约20%，并且将继续依赖化石燃料。

科学家们正在不断探索减少这些领域化石燃料使用的方法，科罗拉多大学博尔德分校化学系助理教授奥娜·卢卡 (Oana Luca) 则在探索回收和碳捕获等技术，以防止碳最终进入环境。

Luca 和她的同事最近发表了一份关于通过碳回收减少这些难以电气化的行业的碳排放的报告。该路线图于 5 月 1 日发表在《自然评论化学》杂志上。

“我们生产了大量新材料来支持我们的现代生活，但其中大多数最终都被填埋了。我们需要重新发明回收和再利用这些材料的方法，以便每个碳原子都能被多次利用，”卢卡说。

卢卡也是可再生和可持续能源研究所的研究员，她介绍了自己对脱碳的看法、她在塑料回收方面的研究以及闭合碳循环的重要性。

为什么其中一些行业难以脱碳?

由于根深蒂固的习惯，从化石燃料转换到可再生能源通常很困难。开发能够像当前方法一样高效利用替代燃料(如太阳能或风能)的技术需要花费大量时间和精力。例如，电动汽车使用电动机代替燃气汽车中的传统发动机。因此采用的门槛相当高。

回收和电气化有何关系?

总的来说，电气化是从化石燃料转向替代能源的过程。回收可以将塑料废物转化为燃料，用于为其他东西提供动力并防止碳进入大气。

尽管全国各地都在实施广泛的塑料回收计划，但相当多的塑料垃圾最终还是会被填埋。这主要是因为我们没有有效的塑料回收技术。我们大规模生产这些性能优良的材料，但回收的速度却跟不上。

该报告是“关闭碳循环”的路线图。碳循环是什么样的?

想象一下一件典型的 T 恤，就像你、我和大多数人可能拥有的一样。它很可能是由尼龙制成的，尼龙是一种聚合物。衬衫经过一个漫长的生产过程，小分子化学物质被组合成更大的分子，然后组装成纤维。纤维被织成织物，最终变成一件 T 恤。

当我们厌倦了衬衫，或者衬衫破旧了，我们会把它扔进垃圾桶或捐赠。但最终，衬衫还是会被扔进垃圾填埋场。

如果可以选择将衬衫送到工厂回收其碳基材料，并用它们制作新衬衫，那会怎样?这就是循环模式。在这种模式下，衬衫中的碳不会最终进入环境，而是会被回收利用。

我们目前如何回收?

回收塑料等有机材料最常见的方法是机械回收。要回收塑料水瓶，需要加热、熔化瓶子，然后将其推入模具制成管材或板材。这些产品质量较差，不再可回收。因此，即使在最好的情况下，当你的瓶子真的被回收时，塑料也只能重复使用一次。这更像是降级回收，而不是回收。

另一种回收方法是燃烧塑料，利用燃烧产生的能量作为动力。但在此过程中会产生大量二氧化碳和其他温室气体。

我们如何才能创新这一流程?

在我的实验室里，我们利用电能将塑料分解成分子结构块，而不会改变其性质或释放二氧化碳。这让我们开始思考如何用这些分子原料重新制作水瓶或 T 恤。

您希望通过这份报告实现什么目标?

我们需要重新发明消费、保护和再利用周围材料的方式。我们需要对材料的最终去向负责。

我们还希望鼓励科学家、工程师、经济学家和社会科学家共同努力，找到实现碳循环闭环的新思路。我们需要整个团队的共同努力，才能让这些我们谈到的技术得以发展，并融入循环经济。

我很高兴地告诉大家，我们刚刚获得了科罗拉多大学的资助，用于开展一个名为“可持续地球聚合物”(POSE)的项目。在科罗拉多大学博尔德分校化学系主任张伟的带领下，我希望与科罗拉多大学博尔德分校六个部门和国家可再生能源实验室的教职员工一起解决塑料问题

我的团队将致力于提高回收效率，而其他团队将致力于重新设计塑料，以考虑回收和再利用。