科学家们利用日常塑料引发创新的链式反应，开发出一种回收塑料废物的方法，并在此过程中提高了安全性和效率。一次性塑料是一个主要的环境问题，但现在，从杂货店买来的废塑料袋不再被当作垃圾处理，而是可以用来进行一种反应，对有害化学物质进行解毒。
北海道大学的研究人员开发出了一种开创性的方法，通过利用塑料废弃物引发自由基链式反应来解毒有害化学物质，从而实现塑料废弃物的再利用。这种方法既提高了安全性和效率，又解决了塑料垃圾的环境问题，为可持续发展和具有经济吸引力的化学工艺铺平了道路。艺术想象图描绘了从塑料纤维中产生的被称为自由基的极高活性分子。图片来源：Koji Kubota 和 Hajime Ito
北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD）的研究人员领导的研究小组开发出一种方法，利用普通塑料材料而不是潜在的爆炸性化合物来引发自由基链式反应。这种方法大大提高了过程的安全性，同时还提供了一种重新利用聚乙烯和聚醋酸乙烯等普通塑料的方法。这些研究成果已发表在《美国化学学会杂志》上。
(上图）利用机械力引发自由基链式反应的一般方案。(下图）利用杂货袋碎片在球磨罐中引发反应。资料来源：Koji Kubota 等人，《美国化学学会杂志》。2023 年 12 月 22 日
研究人员利用球磨机（一种在钢罐中快速摇动钢球以混合固体化学物质的机器）进行研究。当钢球撞击塑料时，机械力会打破化学键，形成自由基，自由基具有高活性的非键电子。这些自由基促进了自我维持的链式反应，从而促进了有机卤化物的脱卤反应，即用氢原子取代卤原子。
"使用商品塑料作为化学试剂是有机合成的一个全新视角，"Koji Kubota 副教授说。"我相信，这种方法不仅能开发出安全、高效的基于自由基的反应，还能为利用废塑料这一严重的社会问题提供新的途径"。
北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD）研究团队的 Koji Kubota 副教授（左）和 Hajime Ito 教授（右）。资料来源：WPI-ICReDD
在球磨罐中加入普通杂货袋的塑料碎片并成功进行反应，证明了废塑料的再利用。研究小组还展示了他们的方法可用于处理工业中广泛使用的剧毒多卤化合物。他们利用聚乙烯引发自由基反应，从一种常用于阻燃剂的化合物中去除多个卤原子，从而降低了其毒性。
研究人员预计，由于这种方法在成本和安全性方面的优势，它将赢得业界的关注。
Hajime Ito 教授评论说："我们的新方法使用稳定、廉价和丰富的塑料材料作为自由基链式反应的引发剂，在促进开发具有工业吸引力、安全和高效的化学工艺方面具有巨大潜力。"
这项研究得到了日本学术振兴会、日本科学技术振兴机构和日本文部科学省的资助。
编译来源：ScitechDaily