塑料升级回收技术新突破：无废物、可扩展工艺

2023-10-08 15:59:23 来源：cnBeta

【资料图】

东京都立大学的研究人员开发出了一种新的化学工艺，可将聚酯（包括塑料瓶中的 PET）循环利用为吗啉酰胺，吗啉酰胺是一种用途广泛的宝贵构筑物，可用于合成多种化合物。该反应产量高、无废物、不需要有害化学物质，而且易于扩展。该团队成功打破了塑料废弃物通常成本高昂的闭环回收循环，实现了向上循环，生产出更有价值的产品。

研究小组新开发的化学工艺可以利用溶剂吗啉和少量钛基催化剂将聚酯升级为吗啉酰胺。资料来源：东京都立大学

传统回收与升级再造

在与塑料垃圾的斗争中，回收利用发挥着不可或缺的作用。但代价是什么呢？以聚酯回收为例，包括塑料瓶中的聚对苯二甲酸乙二酯（PET），通常需要电力才能使所需的化学反应达到足够高的温度，或者需要强碱性条件才能产生化学废物。最后，我们得到的中间化合物会被用来制造与之相同的产品。这不仅会造成浪费，在经济上也是不可行的。

这就是"向上"循环的由来。科学家们一直致力于打破这种封闭的循环，从塑料废弃物中创造出对社会更有价值、更有用的化合物。像这样的"开环"计划是帮助我们向绿色社会过渡的实用战略的重要组成部分。

化学转化方面的突破

现在，由东京都立大学的荻原洋平副教授和野村光弘教授领导的研究小组提出了一种几乎不产生废物的方法，可以将聚酯转化为一种多功能构件，这种构件可以转化为多种有价值的化合物。他们使用一种名为吗啉的廉价溶剂和少量钛基催化剂，将聚酯转化为吗啉酰胺。它们不仅可以转化为制造更多聚酯的中间化合物（循环利用），还可以很容易地反应生成酮、醛和胺，所有这些重要的化学品系列都可用于制造大量其他更有价值的化合物（升级循环利用）。

新工艺不需要昂贵的试剂或苛刻的条件，几乎不产生化学废物。产量非常高，而且任何未反应的溶剂都可以很容易地收集起来。他们还发现，只需要少量催化剂就能以合理的速度驱动反应，而分离产物所需的只是简单的过滤。研究小组强调的一个关键点是，主要反应在常压下进行，这意味着不需要特殊的反应容器或装置。这使得该反应即使在实验室中也很容易扩展。研究小组从实际的 PET 饮料瓶中提取了 50 克 PET 材料，将其与吗啉进行反应，得到了 70 多克吗啉酰胺，产率达到 90%，证明了这一点。

影响和未来潜力

随着全球塑料废物问题日益严重，需要采取大胆的新策略来处理塑料并将其重新融入社会。作为一种低成本、无废物的升级再循环方案，该团队的研究成果可能很快就会应用于将聚酯废料转化为特种化学品。

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