美国布法罗大学与太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究团队开发了一种基于溶剂的分层技术,可高效分离目前难以回收的多层塑料包装材料,并回收具有商业级性能的聚乙烯。
食品保鲜袋、药品包装等多层薄膜通常由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、聚氨酯粘合剂及聚乙烯(PE)等不同聚合物复合而成。这种结构虽能兼顾密封性、防潮性与机械强度,但传统机械粉碎会导致材料相容性差、回收品质降级。
研究团队在《ACS可持续化学与工程》发表的实验中,采用88%浓度的甲酸水溶液作为分离介质,在70℃条件下处理商业级PE/PEI/PET与PE/PU/PET复合膜。该过程耗时不到1小时,即可实现各层物理剥离,并将目标聚合物以固体薄膜形式完整保留,避免了化学降解带来的能量与价值损耗。
检测显示,回收的聚乙烯未检出污染残留,其力学性能与市售商业树脂相当。该技术打破了传统塑料回收常见的“降级利用”(downcycling)瓶颈,使再生材料具备替代原生原料用于高要求场景的潜力。
针对溶剂回收问题,工艺可通过蒸馏步骤将甲酸水溶液提纯并循环使用,从而降低新材料补充需求与运行成本。蒸馏过程的能耗、多轮循环中的溶剂损耗率以及工业安全要求,仍是未来规模化应用需重点评估的环境与经济指标。
全球每年约产生2320万吨多层塑料薄膜废弃物,大量因分离困难最终进入填埋或焚烧。该研究并非主张全面替换现有包装材料,而是为存量复杂包装提供高值化回收路径。另一项基于超临界二氧化碳的分层技术需在最高200巴压力下运行,而本方案在常压下进行,设备门槛相对较低,但需配套完善的液体溶剂管理系统。
目前该技术已完成商业薄膜的实验验证,但仍处于研究推进与中试准备阶段。实际处理消费后废弃包装时,需面对食品残渣、油墨、标签、铝箔及混合胶黏剂等复杂污染,工业产线必须建立精准的分类识别体系并匹配差异化工艺条件。现阶段尚未有公开记录显示该工艺已在商业化工厂实现百吨级以上连续运行。
该项目由布法罗大学化学与生物工程系Paschalis Alexandridis与Marina Tsianou主导,联合PNNL科学家Jacob S. Licht与Christian M. Ferger共同开展。研究经费获美国能源部REMADE研究所及美国国家科学基金会支持。
