科學家最近發現了一種更清潔、更快速的方式來回收世界上最頑固的塑料，這種方法利用的是純粹的機械力，而非熱能或化學品。聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一種在瓶子、包裝和衣物纖維中廣泛使用的關鍵材料，由於其強大的分子鍵，PET 的回收一直以來都非常困難。每年生產的PET量達數千萬噸，其中大部分最終進入填埋場，進一步加劇了全球塑料危機。喬治亞理工學院的研究人員發現，通過機械化學回收，可以將PET分解為其基本組成部分，這一過程利用物理沖擊而非熱或強溶劑，為可持續和高效的塑料回收開辟了新途徑。
這項研究由喬治亞理工學院化學與生物分子工程學院的博士後研究員Kinga Gołąbek和Carsten Sievers教授領導，研究團隊使用金屬球以在球磨機中會經歷的相同力量撞擊固體PET。這種機械沖擊產生的能量足以使PET在室溫下與氫氧化鈉（NaOH）反應，從而打破其分子結構。Sievers表示：「我們展示了機械沖擊可以幫助將塑料分解為其原始分子，並且這是一種可控和高效的方法。」這一發現可能會將塑料的回收轉變為更可持續的過程。
為了理解這些高能沖擊期間會發生什麼，研究人員進行了受控的單次沖擊實驗和先進的計算機模擬，描繪了碰撞能量如何在塑料中傳播並觸發化學反應。Gołąbek解釋道：「這些實驗顯示，在經歷不同壓力和熱量的小區域中，PET的結構和化學發生變化。」通過繪製這些轉變，團隊揭示了僅僅依靠機械能量就可以啟動快速而高效的化學反應。這一發現可能會重新塑造回收系統的設計方式。
每次沖擊都會在塑料表面創造一個小凹陷，這是塑料吸收最多能量的地方。在這些微小區域中，PET鏈被拉伸、破裂並變軟，為其與氫氧化鈉的反應提供了理想條件。即使不使用NaOH，某些分子鍵也僅僅因為沖擊的力量而斷裂，顯示出僅靠機械壓力也能推動化學變化。研究還揭示了能量水平的重要性。低能量的沖擊僅僅擾動表面，而強烈的沖擊則造成裂縫和變形，暴露出更多的材料以進行反應。Sievers說：「理解這一能量閾值可以幫助工程師優化機械化學回收，最大化效率，同時最小化不必要的能量使用。」
研究團隊相信，這種方法可能會導致一個未來，在該未來中，塑料不僅被回收為低級產品，而是回收為其原始組件。Sievers表示：「這種方法可以幫助關閉塑料廢物的循環。」他們想像著一個回收系統，在該系統中，日常塑料通過機械化學方式處理，賦予廢物重生的機會，並減少對環境的影響。接下來，研究人員計畫測試實際的塑料廢物，並將相同的原則應用於其他難以回收的材料。每年生產的PET量達數千萬噸，這一研究的潛在環境效益巨大。Gołąbek表示：「提高回收效率可以顯著減少塑料污染，並幫助保護全球生態系統。」該研究的完整結果已發表在《Chem》期刊上。
