弗吉尼亚理工大学的化学家和化学工程师刘国良（Greg Liu）及其研究团队开发了一种将聚氯乙烯（PVC）转化为聚α-烯烃（polyalphaolefin）的方法，这是一种用于润滑剂（包括发动机油）的重要成分。该研究于8月5日发表在《自然》杂志上，这项工作可以同时解决两个环境问题：PVC的回收难度和以更可持续的方式生产有价值的工业润滑剂的需求。由于PVC含有氯，并且根据制造过程可以包含各种添加剂，因此它的回收尤其具有挑战性。这些复杂因素导致大量PVC最终进入垃圾填埋场。同时，发动机油等润滑剂的需求持续增长，这对环境的影响相当重大。因此，将废弃的PVC转化为有用的润滑剂成分，可以减少塑料废物的同时创造出一种有价值的新产品。 将PVC废物转化为润滑剂润滑剂很少受到关注，但它们对现代机械至关重要。发动机油用于从割草机和乘用车到喷气发动机等设备，因此各个行业依赖于润滑剂制造所用材料的稳定供应。刘的实验室现在开发了一种可以为PVC废物提供另一个去处并帮助解决日益严重的塑料污染问题的工艺。这种方法从类似于家庭管道、窗框和信用卡中找到的PVC材料开始。研究人员将PVC放入溶剂中，然后添加三氯化铝和α-烯烃。在158华氏度下加热三小时。之后，研究人员从溶剂中提取出一种相对粘稠的油，作为润滑剂。刘表示：“首先，我们证明了使用塑料废料制造高性能润滑剂是可行的。其次，这些润滑剂是绿色的，能够满足市场对可持续性的不断上升的需求。” 基于早期的塑料再利用研究该项目源于团队之前在《科学》和《自然可持续性》上发表的工作。在那些研究中，研究人员开发了将其他类型塑料废料转化为在如肥皂和清洁剂等产品中使用的表面活性剂的方法。在这些努力取得成功后，刘及其同事决定调查PVC是否也可以转化为一些有用的东西。刘表示：“我们想帮助改善PVC的回收和再利用。” 刘组建了一个研究生团队来推进这一项目。艾瑞克·穆尼亚内扎·努瓦约（Eric Munyaneza Nuwayo）是一名博士生，正在进行博士项目的最后一年，他被选中领导这一工作的开展。Connor S. Thompson是一名化学系的研究生，最初在进行另一项研究项目。当刘建议转向这个新挑战时，汤普森同意参与。团队还包括第一年研究生阿比·西维耶洛（Abby Civiello），她迅速为研究做出了重要贡献。刘表示：“我经常称他们为三剑客。” 一个黏糊糊的结果引出一个新主意起初，研究人员尝试了将PVC分子化学转化为不同材料的方法。刘表示：“这个想法很简单。PVC作为聚乙烯的最活泼形式之一，应该能够通过用其他基团替换氯原子轻松转化为其他分子。”然而，早期的结果并不特别有用。材料保持柔软，略显粘稠，未能达到研究人员想要的性能水平。“有一天我意识到——如果这个聚合物这么粘稠和柔软，为什么我不继续将聚合物链分解成更小的片段呢？”刘说。这个方向的改变证明了重要性。当团队继续分解PVC，生产新分子并评估结果材料时，刘开始看到他们创造了比传统回收产品更有价值的东西。 测试团队所创建的材料为了确定新油的具体用途，刘与其他专家研究人员进行了联系。样品被送到德克萨斯农工大学的阿里·埃尔德米尔（Ali Erdemir），在那里的研究人员对最终材料进行了测试。刘还与加州理工学院的威廉·戈达德（William Goddard）在化学计算方面进行了合作。弗吉尼亚理工的同事冯祺（Xi Chen）则进行经济和生产分析，开发出该油在更大规模上生产的模型。研究人员现在希望使润滑剂生产过程更可持续，同时使所得产品更广泛可用。刘表示：“润滑剂是默默无闻的英雄。我们常常没有意识到它们的存在，但它们在默默地工作。我们希望能够在更大规模上生产这种油，以使世界上的更多人受益。”