将塑料再利用，将其转化为有用的肥皂

在弗吉尼亚理工大学，研究人员利用一种创新技术，通过升级再造将聚乙烯转化为肥皂。这一发现基于聚乙烯和用于制造肥皂的脂肪酸之间出乎意料的相似性。该团队通过使用一种新的温度梯度热解工艺分解聚乙烯链，成功地创建了短链聚乙烯分子。现在可以用来制造肥皂。

弗吉尼亚理工大学的研究人员成功开发出一种创新技术，他们正在用聚乙烯制造肥皂。该过程涉及将塑料转化为有价值的表面活性剂。这些化学品广泛用于生产肥皂和洗涤剂等日常必需品。

塑料和肥皂在质地、外观以及更重要的实际应用方面有很大不同。两者之间存在着令人惊讶的分子联系。聚乙烯是世界上最常用的塑料之一，其化学结构与脂肪酸非常相似。这种脂肪酸被用作生产肥皂的化学前体。尽管这两种材料都是由长链碳构成的，但在脂肪酸链的末端有一组额外的原子。

聚乙烯和脂肪酸的相似性让弗吉尼亚理工大学理学院化学系副教授刘国良（音译）相信，可以将聚乙烯转化为脂肪酸。再经过几个步骤，就可以用脂肪酸来制造肥皂。他需要找到一种方法，将一条长的聚乙烯链断裂成较短的链，但又不能太短。

效率也很重要。刘坚信，通过将看似微不足道的塑料废料转化为有价值且实用的商品，存在着彻底改变升级回收过程的巨大机遇。

在壁炉旁享受一个温暖的冬夜时，刘突然灵光一闪。他观察着从炉火中升起的烟雾，意识到烟雾是由木头燃烧时产生的小颗粒组成的。虽然出于安全和环境考虑，避免在壁炉中燃烧塑料很重要，但当刘思考在实验室中安全燃烧聚乙烯的潜在结果时，他的好奇心被激起了。

刘教授是化学系生命科学领域的布莱克伍德青年教师奖学金获得者，他表示：“木柴主要由纤维素等聚合物组成。木柴燃烧时，这些聚合物会分解成短链，然后分解成小的气态分子，最终完全氧化成二氧化碳。”

刘教授补充说：“如果我们以类似的方式分解合成聚乙烯分子，但在它们完全分解成小的气态分子之前停止该过程，那么我们应该能够得到短链的、类似聚乙烯的分子。”

刘教授与他实验室的两名化学博士生徐震和埃里克·穆尼亚内扎合作，构建了一种类似烤箱的紧凑高效的反应器。这种创新设计使得利用温度梯度热解法加热聚乙烯成为可能，并取得了卓越的成果。

烤箱底部温度足够高，足以破坏聚合物链；而顶部温度则降至足够低，以防止进一步分解。热解过程结束后，他们收集了剩余物质，就像清理烟囱里的烟灰一样。令他们欣喜的是，刘的直觉是正确的，因为这些物质是由短链聚乙烯组成的，具体来说，是以蜡的形式存在的。

刘教授表示：“这是开发将塑料升级回收制成肥皂的方法的第一步。”

研究人员通过升级回收利用，将聚乙烯转化为肥皂，这是世界上第一款塑料肥皂。随后，研究团队又增加了一些步骤，例如皂化反应——肥皂制作过程中的一个环节。为了进一步推进这一工艺，研究团队寻求了计算建模专家、经济分析师和其他专业人士的帮助。

这些专家中有不少人之所以能加入，是因为他们与弗吉尼亚理工大学大分子创新研究所有联系。该小组通力合作，仔细记录并改进了升级再造过程，目前已准备好与科学界分享。

论文第一作者徐震表示： “我们的研究展示了一种无需使用新型催化剂或复杂工艺即可实现塑料升级回收的新途径。在这项工作中，我们展示了塑料回收串联策略的潜力。这将启发人们在未来开发出更具创意的升级回收工艺。”

聚乙烯是最初促成这个项目的塑料。然而，这种升级回收方法也适用于另一种名为聚丙烯的塑料。从产品包装到食品容器再到织物，这两种材料构成了消费者日常生活中接触到的塑料的很大一部分。

刘先生的创新升级再造方法具有以下优势。

为了使升级再造产生重大影响，最终产品必须具有足够的价值，不仅要抵消流程的费用，还要使其比现有的回收替代品更具经济吸引力。肥皂和相关产品的需求量很大，就像塑料的需求量一样。

刘教授表示：“这项研究为减少浪费提供了一种新途径，即将废旧塑料转化为其他有用材料进行生产。”

他希望世界各地的回收设施能逐渐采用这种技术。消费者最终或许能够购买到创新且可持续的肥皂产品，帮助减少垃圾填埋场的塑料垃圾。

刘教授补充说：“因此，将塑料转化为肥皂在经济上是可行的。”

第一作者徐震表示：“我们应该认识到，塑料污染是一个全球性挑战，而不仅仅是少数几个主流国家的问题。与复杂的工艺和催化剂或试剂相比，简单的工艺可能更容易被世界许多其他国家所采用。我希望这能成为对抗塑料污染的良好开端。”

刘教授是纳米科学项目的成员，该项目是科学学院备受推崇的综合科学院的一个著名分支。此外，他还隶属于著名的弗吉尼亚理工大学工程学院的材料科学与工程系。研究人员通过升级再造将聚乙烯转化为肥皂，该项目涉及与化学工程系研究人员的合作。此次合作对研究论文的发展起到了至关重要的作用。