近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)傅堯教授和鄧晉副研究員團隊聯(lián)合荷蘭Utrecht大學(xué)Li Shen教授報道了一種通過(guò)乙酸化學(xué)解聚實(shí)現廢棄PET塑料升級回收的方案。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》上。
PET塑料為人類(lèi)生活帶來(lái)了極大的便利，但也面臨著(zhù)消耗總量大、回收困難等問(wèn)題。通過(guò)目前成熟的PET回收方法可以實(shí)現“廢棄飲料瓶到滌綸紡織品”的降級回收。但由于工藝技術(shù)和生產(chǎn)成本的限制，目前在工業(yè)上很難實(shí)現循環(huán)回收以及升級回收。研究人員利用乙酸對廢棄PET塑料進(jìn)行解聚，PET在有機酸中的解聚經(jīng)歷了一個(gè)熔融-溶解-析出的過(guò)程。通過(guò)乙酸解聚方案，實(shí)現了各種廢棄PET材料直接到高純對苯二甲酸的高效回收。PET乙酸解聚的另一個(gè)產(chǎn)物是具有高附加值的第三代環(huán)保型強溶劑乙二醇二乙酸酯。乙酸解聚廢棄PET材料制備方案對生產(chǎn)工業(yè)常用原料對苯二甲酸和乙二醇二乙酸酯也具有很強的經(jīng)濟吸引力。
在此基礎上，研究人員提出了“廢棄PET乙酸解聚-聚合再生”閉環(huán)循環(huán)的技術(shù)方案（圖），并對該過(guò)程進(jìn)行了生命周期評估。結果表明，與從化石資源制備PET聚酯的工藝相比，該工藝的不可再生能源消耗和全球變暖潛力分別可降低70%和40%以上，是目前所有PET化學(xué)回收方法中，對環(huán)境影響最低的。該研究為實(shí)現廢棄PET塑料和滌綸布料的閉環(huán)循環(huán)提供了一種工業(yè)化成本更低、經(jīng)濟吸引力強、處理過(guò)程更加綠色低碳、對原料來(lái)源耐受性更加強大的新途徑。
乙酸化學(xué)解聚實(shí)現廢棄PET閉環(huán)循環(huán)的示意圖
科研團隊已初步實(shí)施公斤級的工程化實(shí)驗，并在實(shí)驗設計之初就選用了當前工業(yè)化生產(chǎn)對苯二甲酸的溶劑——乙酸作為分解廢棄聚酯的溶劑，充分借鑒目前的生產(chǎn)設備和工藝參數。研究成果可以基于現有的工業(yè)化設備，進(jìn)行較為簡(jiǎn)單地改造，即可迅速驗證并進(jìn)行推廣。
論文第一作者彭遠桃碩士依托該工作，以《中科塑源-廢棄塑料的終結者》項目，在第八屆安徽省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)大賽中榮獲高教主賽道金獎、第十屆“挑戰杯·華安證券”安徽省大學(xué)生創(chuàng )業(yè)計劃競賽中榮獲金獎，并在第十三屆“挑戰杯”全國大學(xué)生創(chuàng )業(yè)計劃競賽中榮獲銅獎。
論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-023-38998-1
（化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院應用化學(xué)系、科研部）
