科技施“魔法”廢棄塑料變成寶

小到一根吸管、大到一輛汽車，塑料制品已融入人類生活的方方面面。迄今為止，全球共生產(chǎn)了近100億噸塑料，只有大約10%被回收，剩余的則被焚燒、丟棄在垃圾填埋場或自然環(huán)境中。由于塑料本身具有很強(qiáng)的化學(xué)惰性，在自然條件下至少需要數(shù)百年才能完全降解，導(dǎo)致廢棄塑料在自然環(huán)境中不斷積累，對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成威脅。傳統(tǒng)的塑料填埋方法占用大量土地資源，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，并對土壤、水資源、大氣等造成二次污染。全球每年有1000萬噸廢棄塑料流入大海，給海洋生物造成致命威脅。此外，塑料制品工業(yè)生產(chǎn)全生命周期消耗石油占全球石油總量的8%，到2050年，塑料制造業(yè)預(yù)計(jì)將消耗全球約20%的石油資源，大量的廢棄塑料也造成資源的極大浪費(fèi)。因此，塑料的回收利用迫在眉睫。

目前，廢棄塑料的回收主要依賴物理回收，但是物理回收存在處理的塑料種類有限、處理不徹底、利用率和附加值低等不足之處，同時受技術(shù)條件限制，再生塑料品質(zhì)劣化，只能降級使用，最終仍將被丟棄，這種方式被稱為降級回收。相比之下，化學(xué)回收法則在化學(xué)或生物酶催化劑的作用下進(jìn)行斷鏈反應(yīng)，將廢棄塑料聚合物解聚為單體，這些單體小分子既可用作制備其他化學(xué)品的原料，又可以被循環(huán)利用重新聚合為塑料，為廢棄塑料循環(huán)利用提供開創(chuàng)性的解決方案。但是目前的化學(xué)回收以熱催化為主，通常需要消耗大量的熱能，造成嚴(yán)重的碳排放，同時會釋放多種有毒有害氣體。因此，迫切需要發(fā)展新型、可持續(xù)的廢棄塑料化學(xué)回收策略。

近年來，電化學(xué)催化技術(shù)逐漸成為納米材料和能源化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)熱催化的方法，電催化具有以下特點(diǎn)：①活性物種可以在電極上通過得失電子原位生成，不需要額外加入氧化還原試劑；②反應(yīng)可在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和，對設(shè)備要求低，催化劑易回收；③調(diào)節(jié)電極電位即可控制產(chǎn)物選擇性和反應(yīng)速率，同時減少或避免副反應(yīng)的發(fā)生；④電能可由太陽能、水能、風(fēng)能、潮汐能等綠色可再生能源轉(zhuǎn)化而成，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。因此，以可再生電能驅(qū)動的電催化重整技術(shù)是實(shí)現(xiàn)廢棄塑料高值化利用的理想方案之一。

2023年5月，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的科研人員提出電催化廢棄塑料升級再造策略。以聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為例，通過電重整技術(shù)，以水為媒介，可以將PET轉(zhuǎn)化升級為高附加值的乙醇酸和高純氫氣，為廢棄PET塑料的可持續(xù)高值化利用提供了一條新的途徑。

在我國，推動實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為“十四五”期間產(chǎn)業(yè)政策的主線，廢棄塑料回收再生符合綠色低碳和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。我們相信在不遠(yuǎn)的將來，隨著技術(shù)革新，廢棄塑料回收即將成為新“財(cái)富”，多角度、經(jīng)濟(jì)高效的塑料升級回收技術(shù)將迎來更廣闊的發(fā)展空間。