北海道大学的研究人员开发了一种突破性的方法，利用塑料废物引发自由基连锁反应来解毒有害化学物质，从而重新利用塑料废物。这种方法在解决塑料废物的环境问题的同时提高了安全性和效率，为可持续和经济上有吸引力的化学工艺铺平了道路。对塑料纤维产生的极端活性分子自由基的艺术描绘。图片来源:久保田浩司和伊藤元
科学家们利用日常塑料发起创新的连锁反应，开发了一种回收塑料废物的方法，并提高了这一过程的安全性和效率。
一次性塑料是一个主要的环境问题，但现在，从杂货店买来的用过的塑料袋可以用来进行一种可以解毒有害化学物质的反应，而不是作为垃圾处理。
北海道大学化学反应设计与发现研究所(WPI-ICReDD)的研究人员领导的一个研究小组开发了一种使用普通塑料材料而不是潜在爆炸性化合物来引发自由基连锁反应的方法。这种方法大大提高了工艺的安全性，同时也提供了一种重复使用聚乙烯和聚醋酸乙烯等普通塑料的方法。这些发现发表在《美国化学学会杂志》上。
(上)利用机械力触发自由基链式反应的一般方案。(下)利用杂货袋的碎片在球磨机罐中引发反应。来源:久保田浩司等。美国化学学会杂志。2024年12月22日
研究人员使用了一种球磨机，一种快速摇动钢罐里的钢球来混合固体化学物质的机器。当球撞击塑料时，机械力会破坏化学键，形成自由基，自由基具有高度反应性的未成键电子。这些自由基促进了一个自我维持的链式反应，促进了有机卤化物的脱卤化，即卤素原子被氢原子取代。
加强化学工序
“使用商品塑料作为化学试剂是有机合成的一个全新视角，”副教授Koji Kubota说。“我相信这种方法不仅会导致安全高效的自由基反应的发展，而且还会带来利用废塑料的新方法，这是一个严重的社会问题。”
北海道大学化学反应设计与发现研究所(WPI-ICReDD)研究小组的久保田浩司副教授(左)和伊藤元教授(右)。信贷:WPI-ICReDD
通过将普通杂货袋的塑料碎片加入球磨机罐中，演示了废塑料的再利用，并成功地进行了反应。该团队还表明，他们的方法可以应用于处理工业中广泛使用的剧毒多卤化化合物。聚乙烯被用来引发自由基反应，从通常用作阻燃剂的化合物中去除多个卤素原子，从而降低其毒性。
研究人员预计，由于该方法在成本和安全性方面的优势，将引起业界的关注。
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反应的引发剂，这对于促进工业上有吸引力、安全和高效的化学过程的发展具有巨大的潜力。”
该研究由日本科学促进会、日本科学技术振兴机构和日本文部科学省资助