中科大開拓廢棄聚酯塑料循環回收新工藝

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近日，中國科學技術大學傅堯教授和鄧晉副研究員團隊聯合荷蘭Utrecht大學Li Shen教授報道了一種通過乙酸化學解聚實現廢棄PET塑料升級回收的方案。相關成果發表在《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“廢棄飲料瓶到滌綸紡織品”的降級回收。但由于工藝技術和生產成本的限制，目前在工業上很難實現循環回收以及升級回收。研究人員利用乙酸對廢棄PET塑料進行解聚，PET在有機酸中的解聚經歷了一個熔融-溶解-析出的過程。通過乙酸解聚方案，實現了各種廢棄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物是具有高附加值的第三代環保型強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工業常用原料對苯二甲酸和乙二醇二乙酸酯也具有很強的經濟吸引力。

在此基礎上，研究人員提出了“廢棄PET乙酸解聚-聚合再生”閉環循環的技術方案（圖），并對該過程進行了生命周期評估。結果表明，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化學回收方法中，對環境影響最低的。該研究為實現廢棄PET塑料和滌綸布料的閉環循環提供了一種工業化成本更低、經濟吸引力強、處理過程更加綠色低碳、對原料來源耐受性更加強大的新途徑。

乙酸化學解聚實現廢棄PET閉環循環的示意圖

科研團隊已初步實施公斤級的工程化實驗，并在實驗設計之初就選用了當前工業化生產對苯二甲酸的溶劑——乙酸作為分解廢棄聚酯的溶劑，充分借鑒目前的生產設備和工藝參數。研究成果可以基于現有的工業化設備，進行較為簡單地改造，即可迅速驗證并進行推廣。

論文第一作者彭遠桃碩士依托該工作，以《中科塑源-廢棄塑料的終結者》項目，在第八屆安徽省“互聯網+”大學生創新創業大賽中榮獲高教主賽道金獎、第十屆“挑戰杯·華安證券”安徽省大學生創業計劃競賽中榮獲金獎，并在第十三屆“挑戰杯”全國大學生創業計劃競賽中榮獲銅獎。

論文鏈接：?https://www.nature.com/articles/s41467-023-38998-1