西北大學的化學家們最近開發了一種突破性的工藝，這一工藝有可能簡化全球面臨的一個重大環境挑戰：塑料回收。這項新方法跳過了繁瑣的塑料分類步驟，能直接將難以處理的單次性塑料轉化為有用的產品，如燃料、蠟和潤滑劑。該過程依賴於一種低成本的鎳基催化劑，能選擇性地分解聚烯烴，這種塑料佔全球消費的近三分之二。
日常生活中，牛奶瓶、調味品瓶、塑料包裝、垃圾袋以及一次性餐具等物品，都是由這些耐用的塑料製成。然而，一旦被丟棄，這些塑料便在垃圾填埋場和海洋中堆積，數十年都難以降解。目前，聚烯烴的回收效率令人沮喪，機械回收需要依賴類型進行精確的分類，而其他方法則需要將塑料加熱到極高的溫度。這些過程不僅成本高昂，還消耗大量能源，最終產出的材料質量往往較低。因此，目前全球聚烯烴的回收率仍然低於 10%。
西北大學的團隊轉向了一種名為氫解的過程，該過程使用氫氣和催化劑來切割強碳-碳鍵。與昂貴的鉑或鈀催化劑相比，他們設計了一種單位點鎳催化劑，能在較低的溫度和壓力下運作，同時使用的材料也更少。研究的共同作者 Yosi Kratish 表示：“與其他鎳基催化劑相比，我們的工藝使用的單位點催化劑運行的溫度低 100 度，氫氣壓力也只有一半。我們還使用的催化劑量少了 10 倍，活性高出 10 倍。因此，在所有指標上我們都贏得了勝利。”
這種精確設計的催化劑就像一把分子手術刀，能選擇性地鎖定分支聚烯烴中的鍵，而不影響其他鍵。其結果是對混合塑料進行更清潔、更高效的化學分解，生產出可升級的高價值油品和蠟，而不是降級的材料。
在催化劑遇到聚氯乙烯（PVC）時，出現了最令人驚訝的結果，這種有毒聚合物因使回收變得不可能而聲名狼藉。通常，PVC污染會毒害催化劑並破壞回收批次，但在這種情況下，PVC實際上提高了性能。Kratish 說：“在回收混合物中添加 PVC 一直是禁止的。但顯然，它使我們的過程變得更好。這真是太不可思議了，這絕對不是任何人所預期的。”即使當 PVC 占廢料混合物的四分之一時，催化劑仍能以更好的效果運行。這種意外的韌性可能使回收商能夠處理之前被認為是「無法回收」的塑料流。
研究的資深作者 Tobin Marks 相信，這一突破能改變回收經濟學：“我們的新催化劑可以繞過這一昂貴且勞動密集的步驟，使常見聚烯烴塑料的回收變得更有效、更實用，並且經濟上比目前的策略更具可行性。”如果這項鎳催化劑工藝得以擴大，或許能最終提供一條減少一次性塑料廢物的路徑，將全球的環境難題轉變為一條有價值的資源流。該研究得到了美國能源部和道化學公司的支持，並已發表在《自然化學》期刊上。
