人類最偉大的現(xiàn)代發(fā)明之一就是塑料了，它在我們的生活中扮演了一個(gè)重要的角色。塑料袋、塑料瓶和塑料餐盒極大地方便了我們的生活，但是卻也給我們帶來(lái)了巨大的環(huán)境問(wèn)題。超過(guò)75%的一次性塑料在使用之后無(wú)法被回收，它們會(huì)進(jìn)入海洋、下水道等地，傷害野生動(dòng)物并污染我們的環(huán)境。

現(xiàn)在，世界上有至少49億噸的塑料垃圾被掩埋在地下或自然界中。隨著塑料市場(chǎng)的增長(zhǎng)，目前全球每年生產(chǎn)3.8億噸塑料，且產(chǎn)量還在增長(zhǎng)。如果我們沒(méi)有進(jìn)一步采取措施，那么自然界將會(huì)被塑料所淹沒(méi)。但是，這些問(wèn)題處理起來(lái)非常棘手。
塑料的壽命是非常長(zhǎng)的，一個(gè)塑料袋需要10到20年才能降解，一個(gè)塑料瓶需要500年才能降解。即使看著它好像“消失了”，但它的殘余依舊存在。隨著時(shí)間的推移，塑料會(huì)慢慢分解成更小的碎片，最終會(huì)成為非常微小的微塑料顆粒。每年都有1000萬(wàn)噸塑料流入海洋，但是在海面上漂浮的只是其中1%，剩下的全部變成了微塑料，它們可能被海洋生物所吞下。

好消息是，人類目前已經(jīng)意識(shí)到了問(wèn)題的嚴(yán)重性。對(duì)于現(xiàn)有的塑料問(wèn)題，科學(xué)家在研究如何對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化。Nature Catalysis 雜志上線了一篇關(guān)于聚合物分解的論文 ，直接將多種塑料垃圾變成氫氣。這項(xiàng)工作來(lái)自牛津大學(xué)Peter Edwards、Tiancun Xiao和劍橋大學(xué)John Thomas等研究者，他們使用微波激活鐵基催化劑顆粒有效地降解粉碎的塑料垃圾，并提取氫氣。整個(gè)過(guò)程只需一步，耗時(shí)僅僅30-90秒，就可將多種現(xiàn)實(shí)生活中的塑料垃圾轉(zhuǎn)化為清潔燃料氫氣，產(chǎn)率高達(dá)55.6? mmol/g塑料。此外，塑料垃圾降解完畢之后所剩下的固體殘留物主要是多壁碳納米管，也具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

將塑料變成氫氣已經(jīng)為解決塑料污染做出了巨大的貢獻(xiàn)，現(xiàn)在竟然還可將塑料變成柴油！可所謂一舉兩得啊。
日前，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)Frédéric A. Perras、Aaron D. Sadow和黃文裕（Wenyu Huang）等研究者合作在Nature Catalysis 雜志上發(fā)表論文 ，他們受自然界中蛋白酶通過(guò)反復(fù)剪斷分子鏈來(lái)消化蛋白質(zhì)的啟發(fā)，設(shè)計(jì)出一種基于介孔二氧化硅和鉑納米粒子的催化“剪刀”（mSiO2/Pt/SiO2），可以將常見(jiàn)塑料——高密度聚乙烯（HDPE）“剪”成小分子烷烴片段，所得產(chǎn)物可用于柴油及潤(rùn)滑油的制備。

酶切蛋白質(zhì)（上）與催化劑“剪”聚合物（下）過(guò)程示意圖。圖片來(lái)源：Nat. Catal. [2]
這種新型催化劑整體呈“介孔殼/活性位點(diǎn)/核”結(jié)構(gòu)，鉑納米粒子活性位點(diǎn)位于二氧化硅殼層中介孔的底部（上圖）。高密度聚乙烯長(zhǎng)鏈可容易地在孔內(nèi)移動(dòng)，不過(guò)隨后的逸出卻受到聚合物-表面相互作用的抑制。這與蛋白質(zhì)底物在蛋白酶催化裂隙中的結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)很類似。如此一來(lái)，介孔底部的鉑納米粒子活性位點(diǎn)就可以催化聚乙烯長(zhǎng)鏈進(jìn)行氫解反應(yīng)，產(chǎn)生鏈長(zhǎng)分布窄且可調(diào)節(jié)的烷烴產(chǎn)物。通過(guò)調(diào)節(jié)催化劑孔徑，分別得到以C14、C16、C18為碳鏈分布中心的鏈烴混合物，為進(jìn)一步轉(zhuǎn)化和制造柴油以及潤(rùn)滑油提供了可能。

不同條件下聚乙烯分解產(chǎn)物分布。圖片來(lái)源：Nat. Catal. [2]
可能這些研究都還是實(shí)驗(yàn)室階段的概念驗(yàn)證，但小編衷心希望這些將塑料垃圾變廢為寶的方法可以早日大規(guī)模商業(yè)化推廣。想想看，方便的塑料制品不僅不會(huì)再污染我們的陸地和海洋，反而可以成為生產(chǎn)燃料和增值碳產(chǎn)品的原料，這該有多好。除了將塑料轉(zhuǎn)化之外，解決塑料問(wèn)題的最好辦法是從源頭預(yù)防它。2020年1月，我們已經(jīng)承諾禁止使用一次性塑料了。在不久的將來(lái)，我們一定能解決塑料問(wèn)題，拯救地球環(huán)境，給后代一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的空間。