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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(tuán)隊聯(lián)合荷蘭Utrecht大學(xué)Li Shen教授報道了一種通過乙酸化學(xué)解聚實現(xiàn)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塑料為人類生活帶來了極大的便利，但也面臨著消耗總量大、回收困難等問題。通過目前成熟的PET回收方法可以實現(xiàn)“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)上很難實現(xiàn)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(jī)酸中的解聚經(jīng)歷了一個熔融-溶解-析出的過程。通過乙酸解聚方案，實現(xiàn)了各種廢棄PET材料直接到高純對苯二甲酸的高效回收。PET乙酸解聚的另一個產(chǎn)物是具有高附加值的第三代環(huán)保型強(qiáng)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(qiáng)的經(jīng)濟(jì)吸引力。
在此基礎(chǔ)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），并對該過程進(jìn)行了生命周期評估。結(jié)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。該研究為實現(xiàn)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(jì)吸引力強(qiáng)、處理過程更加綠色低碳、對原料來源耐受性更加強(qiáng)大的新途徑。
乙酸化學(xué)解聚實現(xiàn)廢棄PET閉環(huán)循環(huán)的示意圖
科研團(tuán)隊已初步實施公斤級的工程化實驗，并在實驗設(shè)計之初就選用了當(dāng)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(shè)備和工藝參數(shù)。研究成果可以基于現(xiàn)有的工業(yè)化設(shè)備，進(jìn)行較為簡單地改造，即可迅速驗證并進(jìn)行推廣。
論文第一作者彭遠(yuǎn)桃碩士依托該工作，以《中科塑源-廢棄塑料的終結(jié)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(zhàn)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(zhàn)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