《Recycling》：Integrating Sustainable Recycling Practices into Mechanical–Electrical and Industrial Engineering Education Programs: Sustainable PET Bottle Recycling
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聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶因高消耗量与有限回收率导致大量累积，构成显著环境挑战。本研究旨在开发一种可持续替代方案，通过制造机电工程与工业工程实验课程用教学试样实现废PET瓶再利用。所提方法基于机械回收（mechanical recycling），其创新点
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶因高消耗量与有限回收率导致大量累积，构成显著环境挑战。本研究旨在开发一种可持续替代方案，通过制造机电工程与工业工程实验课程用教学试样实现废PET瓶再利用。所提方法基于机械回收（mechanical recycling），其创新点在于处理前引入瓶体参数测量工序以提升回收料质量与均匀性。研究人员组织每类测试6名学生参与评估，结果显示冲击试验试样中66.66%具备充足功能性能，扭转试验试样中83.33%达标；按学生规模估算，周产1 kg碎PET可覆盖约半周（三天）实验需求，在标准15周课程中可消纳总消耗的60–80%。研究表明，将回收整合入教学活动可支撑循环经济（circular economy）、降低塑料废物环境影响，并强化学生实践训练与职业技能。
研究背景方面，全球塑料产量自1950年200万吨增至2022年超4亿吨，包装业占近44%，其中PET居饮料与食品瓶市场主导；超90% PET瓶进入填埋场或海洋，微塑料经食物链与吸入进入人体，引发氧化、炎症及遗传毒性等反应。现有生物技术与机械回收路线并存，但高校工程实验仍依赖商业采购试样，成本高且脱离可持续理念。为此，研究人员在高校场景中建立一套以废PET瓶为原料制造冲击与扭转教学试样的闭环流程，试图同时回应环境、经济与教学三重需求。论文发表于《Recycling》。
关键技术方法上，研究人员采集高校四周产出的2500余只（逾45 kg）PET瓶，选取单周625只作为样本队列；经目视分色、50 ℃热水加可生物降解皂液洗涤、离心脱水后，于破碎前测量瓶径、质地、固体重与碎片重以作来料质控；采用自制粉碎装置制 flakes，以砂∶水泥∶瓷砖胶=3∶2∶1混料浇铸双半模（涂复用食用油作脱模剂），分别固化25 h与48 h成型夏比（Charpy）冲击样与六角扭转样；由机电与工业工程12名本科生分段参与清洗、测参、破碎、制模与测试，使用Charpy XJJ-50与GUNT WP500设备获取冲击能与扭矩-转角数据，以断裂或纤维失效判定功能合格。
研究结果部分，2.1 瓶体参数：625只瓶中透明占62.72%、蓝28.96%、绿3.36%、红2.08%、橙1.76%、藏青1.12%，测参工序被纳入内部质控。2.2 模具：冲击模722 g、固化25 h（38–42 ℃），扭转模938 g、固化48 h，双半对合结构配食用油脱模，成型成功率99%；冲击样耗熔片7 g、扭转样12 g。2.3 试样力学测试：冲击测试仅66.66%试样完全断裂吸能合格，同色样标准差小（透明0.262、蓝0.319）但跨色总标准差8.316；扭转测试83.33%出现纤维断裂，透明样转角标准差108.75°、扭矩3.748 Nm，手动操作引入总体转角标准差264.62°与扭矩9.126 Nm；试样均处弹性区间，无宏观缺陷，颜色分类不影响教学用力学性能判定。
讨论部分指出，传统机械回收侧重按聚合物类型与洁净度分选，本研究增补破碎前尺寸测量，使来料几何均匀性可控、可追溯，降低再加工波动；该工序虽非食品级必需，但提升教学试样重复性与批次稳定。教育层面，学生借统计质控、尺寸分析、实验设计等工程工具全程参与，强化项目制学习与持续改进思维，废PET由垃圾转为兼具原料与教具属性的载体。结论部分翻译如下：本项目证明消费后PET瓶经机械回收制造教学用冲击与扭转破坏性试样具备功能性；所开发方法含系统工序与瓶参测量，专用模具配合Charpy XJJ-50与WP500设备给出可复现条件。力学表征满足教学评估需求，试样于超63°转角断裂。1 kg透明PET出约50瓶、550 g碎片，可制75–114只冲击样或44–66只扭转样；学期15周需约30 kg回收PET，利用率60–80%，单只扭转样省80–100墨西哥比索。该研究为资源受限高校提供技术可靠、经济可达、环境可持续的工程实验材料方案，并将机械回收策略嵌入学习过程，同步助推专业技能、减塑与循环经济教育模型。
