将全球最难回收塑料之一转化为高端润滑油

　　弗吉尼亚理工大学化学与化工教授刘国良（格雷格・刘）及其实验室团队研发出一项新工艺，能够把聚氯乙烯（PVC）转化为聚 α- 烯烃 —— 机油等润滑油的核心原料。该研究成果已于 8 月 5 日发表在《Nature》期刊，有望同时破解两大环境难题：实现全球最难回收塑料之一的资源化利用，并且产出具备高价值的工业原料。

　　PVC 含有氯元素，加之不同厂商生产时添加各类助剂，属于回收难度最高的塑料品类之一。大量 PVC 废弃物最终只能被送往垃圾填埋场。

　　与此同时，机油等润滑油的传统生产方式环境成本高昂，市场需求还在持续增长。刘国良团队开发的工艺，可以将废弃 PVC 转化为润滑油关键原料，为削减塑料垃圾、同时制造高附加值产品提供可行路径。

　　润滑油常常被人们忽视，却是保障世界各类设备平稳运转不可或缺的物质。割草机、乘用车乃至航空发动机都需要机油，稳定可靠的润滑油原料供应对各行各业至关重要。

　　把日常 PVC 转化为油料

　　刘国良实验室开发的这项工艺，有望缓解日益严峻的塑料污染问题。

　　研究团队取材于日常生活随处可见的 PVC 制品：给排水管材、门窗型材，甚至银行卡。将 PVC 投入溶剂中，加入四氯化铝与 α- 烯烃，混合体系升温至 70 摄氏度（158 华氏度）并保温反应 3 小时。最终从溶剂中分离得到一种黏度较高的油状物，也就是润滑油基础料。

　　刘国良表示：“首先，我们证实利用废旧塑料制备高性能润滑油具备可行性；其次，这类润滑油本身环境友好，能够满足当下市场日益增长的可持续发展需求。”

　　该工艺的研发思路源于团队此前发表在《Science 》与《Nature Sustainability》上的成果，当时团队成功将其他种类废旧塑料转化为肥皂、洗涤剂这类表面活性剂。取得成功之后，研究人员将研究目标转向 PVC。“我们希望推动 PVC 的回收与升级循环利用。” 刘国良说道。

　　为攻克难题组建研究团队

　　为推进项目落地，刘国良组建了一支研究生科研团队，由博士最后在读阶段的埃里克・穆尼亚内扎・努瓦约牵头负责。化学系研究生康纳・S・汤普森原本在开展另一课题，刘国良提出全新研究方向后，他欣然接受这项挑战。

　　团队成员还包括一年级研究生艾比・西维耶洛，她很快就在实验室中做出重要贡献。刘国良称：“我常把他们称作三剑客。”

　　团队最初尝试改造 PVC 分子结构，开展大量材料实验。

　　刘国良介绍：“最初思路很简单：PVC 属于高活性聚乙烯衍生物，只要把分子上的氯原子替换为其他基团，理应能够转化为别的化合物。”

　　然而反复试验后，合成产物始终达不到使用要求，质地偏软、呈黏稠膏状，无法实现预期性能。

　　“某天我突然想到：既然这种聚合物产物又黏又软，不如干脆持续打断高分子链，把它拆解成更短的分子片段。” 刘国良说。

　　从失败产物到实用产品

　　团队持续优化工艺，不断将 PVC 转化为新型分子并测试产物性能。刘国良意识到，他们收获的成果意义远超一套普通塑料回收技术。

　　刘国良邀请业内同行协助鉴定产物成分。他将油状样品寄给得克萨斯农工大学的阿里・埃尔代米尔，对方团队开展性能测试并对工艺进行标准化研究；同时与加州理工学院的威廉・戈达德合作开展化学计算；弗吉尼亚理工大学同事陈曦从生产经济性角度切入，搭建该油料规模化生产模型。

　　刘国良表示，下一阶段目标是进一步提升这款润滑油的可持续性，推动技术普及。

　　“润滑油是默默无闻的行业功臣。人们常常忽略它的存在，而它始终持续发挥作用。我们希望实现规模化生产，让这款油料惠及全球更多使用者。”