Randall Zajac，HydroGraph Clean Power Inc. 树脂和复合材料业务开发总监，该公司是一家高质量石墨烯和其他纳米材料的商业制造商。
如果您感觉您一生都在听说回收塑料，那么您可能是对的。
第一家塑料回收厂建于1972年[1]，大约与环境保护局成立的时间相同。但是，尽管促进塑料回收——包括花费数千万美元用于广告、营销和公共关系活动[2]，以及游说路边回收——但经济地回收塑料的技术并不存在。
我们现在熟悉的树脂识别码于1988年推出，全球废物贸易（发达国家将塑料废物运送到欠发达国家进行回收）在 90 年代初真正起飞[3]。
但某些事实却无法消失，就像塑料垃圾本身一样。塑料回收从来都不是一种流行的做法。经济合作与发展组织报告称，到 2060 年，全球塑料使用量和废物量将几乎增加两倍[4]。与此同时，塑料废物回收率已从 2014 年仅 9.5% 的高位下降至 2021 年的 5% 至 6%[5]。而被多次回收的塑料量不到 1%[6]。
有很多原因可以解释这个问题。
一是塑料的收集和分类成本高昂。有七种不同的识别码：聚对苯二甲酸乙二醇酯（例如水瓶和汽水瓶）、高密度聚乙烯（例如牛奶瓶和洗发水瓶）、聚氯乙烯（例如保鲜膜）、低密度聚乙烯（例如购物袋）、聚丙烯（例如微波餐具）、聚苯乙烯（例如塑料餐具）、发泡聚苯乙烯（例如外卖食品容器）和“其他”塑料（例如饮水机瓶）。
它们都有不同的熔化温度和密度，因此，如果它们熔化在一起，它们就会分离并形成层。所得共混物结构脆弱且难以成型。它们可以再次熔化以将它们分开，但成本高昂。
即使正确分类，大多数塑料也只能回收一到三次，因为加热会缩短聚合物链，降低其强度和质量，因此用“降级回收”一词来描述该过程。
对于食品级塑料，严格的包装要求也可以防止将一个水瓶变成另一个水瓶。
还有颜色的问题。每种塑料都含有独特的染料和添加剂混合物，赋予其特定的颜色、形状、韧性和其他品质。要回收浅绿色的塑料汽水瓶，需要将其与其他颜色相同的汽水瓶一起熔化。即使所需的颜色是黑色，不同深浅的黑色仍然需要进行排序。
这一切意味着绝大多数塑料，包括人们清洗、撕下标签并放入蓝色垃圾箱的塑料，最终被扔进垃圾填埋场、被焚烧（释放有毒化学物质和污染物，包括微塑料）或倾倒在海洋中。
使用相对较新发现的称为石墨烯的纳米材料可以找到部分解决方案。只有一个原子厚的石墨烯添加到塑料中会产生双重结果。首先，它提高了塑料的强度，使其使用寿命更长，从而更长时间地远离垃圾堆。其次，它还提高了塑料的重复回收能力。
当石墨烯正确添加到塑料部件中时，它可以提高抗冲击性、增加刚度并允许更薄的横截面，从而减少材料的使用。在大多数情况下，只需要少量的石墨烯（按重量计约 0.1%），因此添加石墨烯具有成本效益。
当谈到回收塑料时，它们的机械性能往往会随着每个加工周期而降低。通过加入石墨烯，回收塑料可以恢复与新材料相当的强度。
此外，无论其原始颜色或不透明度如何，石墨烯都会将混合材料的颜色变成纯黑色。这可以使材料更受欢迎，因为它避免了再生塑料中常见的不一致和变色外观。由于颜色均匀，石墨烯甚至可以消除对黑色塑料进行分类的需要。
然而，并非所有类型的石墨烯都是相同的，因此找到正确的组合以实现所需的结果非常重要。
HydroGraph 通过其 Hyperion 爆炸系统在大量生产高质量石墨烯方面发挥着重要作用。这种方法包括在一个腔室中填充碳氢化合物和氧气，用小火花点燃混合物，然后在爆炸中形成石墨烯。
使用该技术生产的石墨烯纯度为99.8%，在质量和数量上无与伦比。目前它正在全球各种聚合物应用中进行测试。这个系统：
- 可以生产各种改性和形貌的石墨烯。
- 能源效率高。
- 不需要溶剂或开采的矿物。
- 可以轻松扩大规模。
HydroGraph Hyperion 系统结构紧凑、模块化，可轻松部署并集成到世界各地客户现场的生产线中。它作为一个封闭系统运行，最大限度地减少能源消耗和排放。每台机器占地面积仅为 2 米 x 2 米，但每年可生产超过 10 吨分形石墨烯，并且可以通过额外的化学功能化进一步定制。
这减少了公司对外国供应链的依赖，因为他们的石墨烯可以在国内生产。
HydroGraph 目前是第三家获得全球认证的公司，也是独立全球组织石墨烯理事会在美洲唯一认证的石墨烯生产商。该认证涉及对生产设施的彻底检查、生产方法和产量的验证以及基于石墨烯分类框架的质量控制流程。
虽然将石墨烯引入塑料制造和回收中不太可能解决废物和污染问题，但它将大大有助于使世界变得更清洁、更安全。
本文来自Sustainable Plastics，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
