利用空气水分快速回收PET，效率高达94%

利用空气水分快速回收PET，效率高达94%

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最广泛使用的塑料之一，在饮料瓶、食品包装和纺织品中至关重要。全球年产量接近7000万吨，PET在饮料行业中占据67%的市场份额。然而，过度使用和回收率低下意味着PET占固体废物的12%。

利用空气水分的技术突破

美国西北大学的一个研究团队开发了一种开创性的方法，在不使用有毒化学品、过多热量或严苛溶剂的情况下分解PET。他们的方法利用空气中的微量水分，选择性地将PET分解为其原始单体，这些单体随后可以被回收制成新的塑料，甚至升级为更高价值的材料。

“美国是人均塑料污染最严重的国家，而我们只回收了5%的塑料，”该项目的主要研究员约西·克拉蒂什（Yosi Kratish）说。“迫切需要更好的技术来处理不同类型的塑料废物。如今的大多数方法都是将塑料瓶熔化，然后降级回收成更低质量的产品。我们研究特别令人兴奋的是，我们利用空气中的湿气分解塑料，实现了异常清洁和选择性的过程。”

新工艺使用一种简单的、丰富的钼催化剂，以活性炭为载体。将PET塑料暴露在这种催化剂中，并加热到250-265°C，这仅比PET的熔点略高。一旦塑料的化学键被削弱，暴露在空气中就会完成分解过程，将PET转化为对苯二甲酸（TPA），这是一种用于制造新塑料的有价值化学品。与传统方法不同，这一过程几乎不产生废物副产品——只有乙醛，这是一种易于去除的工业化学品。

相较于传统回收的优势

这种方法相较于现有的回收技术具有多个优势。首先，它消除了对昂贵且有毒的溶剂的需求，减少了环境影响。该反应还具有高度的选择性，意味着它只分解PET，而不会影响其他塑料。这消除了在回收前对塑料废物进行分类的昂贵且耗时的需求。

“使用溶剂有许多缺点，”克拉蒂什解释说。“它们可能很昂贵，而且你必须将它们加热到高温。然后，在反应之后，你会得到一堆材料，这些材料必须进行分类以回收单体。我们没有使用溶剂，而是使用了空气中的水蒸气。这是解决塑料回收问题的更优雅的方式。”

该过程的速度是另一个主要优势。传统化学回收方法可能需要长达72小时，而西北大学的方法在短短四小时内就能实现PET的近完全分解。催化剂本身也是耐用且可重复使用的，在多次回收周期中保持其有效性。

该照片显示了在每次加热4小时后的不同运行中TPA产品的形成（总反应时间=20小时）。

“结果表明，该过程快速且有效，”该研究的第一作者纳文·马利克（Naveen Malik）说。“仅仅四小时后，就回收了94%的TPA。催化剂是耐用且可回收的，这意味着它可以一次又一次地使用而不会失去效果。”

此外，该方法适用于现实世界的塑料废物。研究人员在塑料瓶、聚酯纤维甚至混合塑料废物上对其进行了测试，发现它成功地从有色塑料中提取了纯净、无色的TPA。与需要预先清洗的PET的其他方法不同，这一过程即使在受污染的塑料废物上也能正常工作。

扩大规模以供工业使用

西北大学团队现在正在努力扩大该过程的规模，以处理工业规模的塑料回收。随着进一步优化，他们相信这项技术可以显著减少全球塑料污染，并有助于循环经济的发展，使塑料能够被持续再利用而不是被丢弃。

有氧无溶剂AC/MoO2介导的消费后塑料材料A-D的分解。反应条件：100 mL Schlenk烧瓶，储存在空气中的消费后聚酯，AC/MoO2（3.24 wt% Mo），无溶剂，265 °C，空气。通过1H NMR使用间二甲苯内标确定产率。

“我们的技术有可能显著减少塑料污染，降低塑料的环境足迹，并有助于循环经济的发展，使材料能够被再利用而不是被丢弃，”马利克说。“这是迈向更清洁、更绿色未来的切实一步，它展示了创新化学如何以一种与自然一致的方式解决全球挑战。”

如果大规模采用，这项技术可以帮助解决世界上最紧迫的环境挑战之一——塑料废物。通过消除对严苛化学品和多余能源的需求，这种方法使回收更加实用、成本效益更高且环境友好。随着每年数以百万吨计的塑料废物不断堆积，像这样的创新可以在建设更可持续的未来中发挥关键作用。