解决废塑料问题的量子模拟

塑料无处不在，方便又便宜。因此，世界每年生产3.59亿吨(Garside, 2020年)塑料也就不足为奇了。大多数塑料还不容易生物降解。因此，在生命结束时，55% (Ritchie和Roser, 2018年)的废塑料会进入垃圾填埋场，或被非法倾倒到海洋、淡水资源和野生动物栖息地。因此，损害是灾难性的，而且往往是不可逆转的。

研究人员正在调查许多创造性解决方案，以减少废塑料的影响。从化学观点来看，使所有塑料的主要元素是氢气和碳，使烃燃料的相同元件。将废塑料转化为燃料来源似乎是一个可以工作的解决方案。但是如何将废塑料安全地燃料安全？

将塑料的长分子链分解成最小的碳氢化合物分子，比如天然气中的甲烷和乙烷，似乎是一种可行的方法。在超过1500°C的温度下控制热降解可以达到这一目标。但当务之急是，沿途不能产生有毒或污染气体和二恶英等副产品。基于量子力学原理的分子动力学模拟(从头开始)可以准确预测塑料链在高温和高压下是如何断裂的。这些模拟提供了一个基本的理解，帮助实验试验，并帮助安全的工业实施塑料燃料过程。

许多能量密集型工业过程，如炼钢，已经发生在高温下。通过将量子模拟的洞察力带到炼钢过程中，我们可以利用炉的热量，并将废塑料转化为燃料。

各种欧洲植物（Devasahayam等，2019）目前正在将废物到燃料过程与炼钢集成，实现低废物循环经济和工业共生（Branca等，2020），不同的技术一起工作减少塑料废物。通过将碳捕获技术（江等，2020）添加到混合中，传统上污染但不可或缺的行业，如炼钢，可以大大降低碳足迹。现代量子仿真技术肯定可以扩展该共生的领域，包括废电子，汽车浪费，以及未来的更多。