我科學(xué)家找到塑料垃圾處理新方案

塑料垃圾處理問(wèn)題是全球性難題。每年有約6億噸塑料垃圾被棄置到自然環(huán)境中，難以降解的塑料造成不斷累積的環(huán)境污染危機。

華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、博士生導師姜雪峰課題組建立了一種溫和的光降解方案，通過(guò)協(xié)同的鈾酰光催化機制，在常溫常壓下實(shí)現了9種塑料的降解，其中包括5種塑料的混合降解，為塑料垃圾處理提供了可持續性解決方案的科學(xué)模型。相關(guān)論文成果于7月29日發(fā)表于《科學(xué)通報》(science bulletin)期刊。

姜雪峰認為做到閉環(huán)和循環(huán)才是塑料降解的意義，如果能將使用后的塑料垃圾再次轉化為單體或其他高附加值基礎化學(xué)原料，用于生產(chǎn)具有不同性能的新塑料，就能最大程度減少物質(zhì)和能量的損耗以及塑料使用后所帶來(lái)的污染。

研究團隊長(cháng)年專(zhuān)注硫化學(xué)研究，他們發(fā)現，鈾作為催化劑，在硫的氧化過(guò)程中可以實(shí)現精準調控，并且綠色環(huán)保。“既然鈾能夠把硫這么精準地調控氧化，而且這么柔和、環(huán)保，為什么不拿它來(lái)做塑料的氧化和切斷?”8月2日，在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)，姜雪峰介紹說(shuō)，“我們就拿它嘗試，果真能可控地氧化、降解塑料。”

姜雪峰課題組設計以六水合硝酸鈾作為光敏劑，在常溫常壓下成功將9種常見(jiàn)塑料降解為苯甲酸和對苯二甲酸等化工產(chǎn)品的原材料，其中還包括5種塑料的混合降解。

在460納米藍光照射下，聚苯乙烯可以30%分離產(chǎn)率獲得苯甲酸;聚苯乙烯泡沫可以40%產(chǎn)率降解為苯甲酸;高抗沖聚苯乙烯可以32%收率降解為苯甲酸。公斤級真實(shí)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶能夠在2天內以88%的產(chǎn)率降解為對苯二甲酸……

“原本這些塑料的自然分解要花幾十年甚至數百年，用這種策略在一兩天之內就能把它們分解，而且分解出的物質(zhì)還能拿去做新型的、更好的塑料;或者變成醫藥中間體，用到醫藥上;也有可能用到香精香料生產(chǎn)上。”姜雪峰說(shuō)。

此外，塑料垃圾往往帶有色素、黏合劑、水漬，甚至污漬，目前，處理它們需要前期分揀、清洗，達到很干燥、很純凈才行。“采用新的光降解方案，瓶子不需要清洗，里面有水也沒(méi)關(guān)系，標簽也不用摘除，即使有色素、黏合劑或發(fā)泡劑，依然可以降解。”姜雪峰希望能把這項技術(shù)應用到復雜真實(shí)場(chǎng)景的塑料降解上。

據了解，研究團隊還設計開(kāi)發(fā)了新型連續流光反應裝置用于PET降解，與管式操作相比，效率提高5萬(wàn)多倍。未來(lái)，他們將進(jìn)一步擴大實(shí)驗規模，并研發(fā)實(shí)用的大型裝置。