英国剑桥大学研究团队在《Joule》期刊发表成果,开发出一种利用太阳能驱动的光重整技术,将汽车废旧电池中的硫酸与难以回收的塑料废弃物转化为清洁氢气。该方法由尤素福·哈米德化学系的伊尔文·赖斯纳教授领导,其核心突破在于研发出一种能耐受强酸腐蚀的光催化剂,成功将原本被视为废物的硫酸转化为反应介质。
全球每年塑料产量超过4亿吨,但回收率仅为18%,其余多被填埋、焚烧或进入生态系统。传统回收技术主要处理聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),对尼龙、聚氨酯等难回收塑料束手无策。新开发的太阳能酸光重整技术恰好能处理这些“顽固”塑料,将其长链聚合物分解为乙二醇等化学中间体,再在光照下转化为氢气和醋酸。
实验室测试显示,该反应器在连续运行260小时后性能未衰减,且对氢气的产率和醋酸的选择性均表现优异。更关键的是,该技术不仅适用于实验室级酸液,更能直接利用从废旧汽车电池中回收的硫酸。这类电池通常含20%至40%的硫酸,全球每年大量更换,传统处理方式是将铅回收后,将酸液中和处理,造成资源浪费。新方法实现了“以废治废”,将酸液循环用于分解塑料,避免了中和处理的成本与环境代价。
研究团队指出,该技术在成本上可能比现有光重整方法降低一个数量级,主要得益于酸液提高了产氢速率且可重复使用。虽然工程化挑战依然存在,如反应器需长期耐受强腐蚀环境,但基础化学原理已获验证。赖斯纳教授强调,该技术并非要取代传统回收,而是作为补充方案,专门处理受污染或混合的塑料废弃物,将废物转化为资源。
该团队计划依托剑桥企业部门及英国研究与创新署的加速器支持推进商业化。研究获得剑桥信托基金、英国皇家工程院、利弗休姆信托等多个机构资助。这一突破展示了利用太阳能和工业废酸构建循环经济系统的巨大潜力,为全球塑料污染治理和绿色氢能开发提供了新路径。
对于中国而言,这一技术路线值得高度关注。作为全球最大的塑料生产国和汽车保有国,中国拥有海量的废旧电池和混合塑料废弃物资源。若能借鉴此思路,结合国内成熟的化工产业链与光伏优势,开发适配本土废酸特性的光催化反应器,有望在解决“白色污染”的同时,降低绿氢制备成本,推动循环经济向高附加值方向升级。