廢塑料高值化轉化有了新辦法

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本報北京4月2日電（記者晉浩天） 北京大學化學與分子工程學院馬丁教授/王蒙副研究員課題組近日首次提出了一種通過兩步催化反應將聚乳酸塑料轉化為甲基丙烯酸甲酯的新過程，這一方法具有比自然降解路徑更大的優勢，并為其他類型廢塑料的高值化轉化帶來了啟發。該研究成果日前以《可降解廢塑料升級轉化制備甲基丙烯酸甲酯》為題發表于《自然-可持續性》。

研究團隊介紹，塑料是一類重要合成材料，隨著社會的日益發展其產量逐漸增加，截至2022年我國塑料制品年產量已高達近8000萬噸。絕大部分廢塑料使用后被直接棄置、填埋或焚燒，造成了嚴重的環境污染和資源浪費問題。采用包括聚乳酸在內的生物可降解塑料是解決塑料污染的一種可行性方案。然而，聚乳酸廢塑料在實際環境中的降解速度非常緩慢，并且最終以二氧化碳的形式釋放，造成了碳資源的巨大浪費。因此，將包含聚乳酸在內的各類生物可降解廢塑料轉化為高附加值化學品是實現碳資源循環利用的重要途徑。

對此，研究團隊在第一步反應中采用碳化鉬基催化劑及甲醇，在無外加氫氣的條件下，通過醇解和加氫脫氧過程實現聚乳酸廢塑料高效制備丙酸甲酯。這種加氫脫氧催化體系同時適用于聚乙醇酸及聚己內酯的催化降解。第二步，團隊采用氧化硅負載的銫-鑭催化劑，可以實現丙酸甲酯和甲醛向甲基丙烯酸甲酯的高效轉化。使用商業聚乳酸吸管評估了聚乳酸兩步法轉化為甲基丙烯酸甲酯的效率，6克聚乳酸吸管經過兩步催化轉化可獲得2.5克甲基丙烯酸甲酯和2.1克丙酸甲酯，值得注意的是，整個反應過程中無需外加氫氣。“可以說，采用‘碳循環’的轉化思路，將聚乳酸轉化為高附加值化學品的新方法，不僅證明了利用塑料廢料作為碳資源生產高價值產品的可行性，也可能激發多種廢塑料的升級循環工藝的發展。”團隊成員說。