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新突破！室温降解塑料

汉斯出版社

2023-08-07

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塑料是最好的发明，还是最坏的发明？

它方便、耐用，曾被誉为现代工业的象征，却“毁誉参半”，甚至成为灾难：一些河流里漂浮着塑料垃圾，海洋里漂浮着塑料垃圾，甚至一些田地土壤中也残留着塑料垃圾。

究其原因，华东师范大学化学与分子工程学院教授、博士生导师姜雪峰认为，是因为塑料的生命周期没有实现闭环——难以降解循环。

一旦生产出来，塑料似乎就会永远存在，最终要么留在土壤里，要么流进海洋里，甚至被“撕碎”成细小的微塑料，经食物或水，进入人体。

最近，姜雪峰课题组提供了一种解决方案：光解——室温常压下，用光来降解塑料。这一过程中使用的催化剂源自海洋。

7月29日，相关论文正式发表在《科学通报》 (Science Bulletin)上。该期刊是由中国科学院和国家自然科学基金委员会于1950年共同主办的跨学科科学期刊，半月刊。

该论文的标题是《塑料废弃物在可见光下降解为商用化学品和单体》（Degradation of plastic wastes to commercial chemicals and monomers under visible light）。姜雪峰是该论文的通讯作者。

姜雪峰告诉澎湃科技，通过大量实验，他带领的团队发现使用铀酰离子作为催化剂，以光照作为能量来源，可以对常见塑料垃圾进行降解。整个过程环保、节能、高效。

铀235有放射性，铀238几乎没有放射性，非常安全。海水中存在大量的铀元素，而从海水中提铀的技术已在全世界得到广泛应用。“所以人们不用过多担心安全和储量问题。”姜雪峰说。

姜雪峰表示，未来可以使用太阳光进行光降解。他解释说，“铀238对光的最大的吸收位置是460纳米。太阳光是可见光，包括400~800纳米之间的光。所以，使用太阳光，没问题。”

目前在实验中，他们已经能够成功将九种常见塑料在常温常压下降解为苯甲酸和对苯二甲酸等化工产品的原材料。“能拿它再去做塑料，做新型的、更好的塑料；也可能变成医药中间体，用到医药上；也有可能用到香精香料上、用到材料上等等。”

这种技术温和广谱、水氧兼容。姜雪峰解释说，“目前塑料垃圾的处理，其中一道工序就是前期的分拣、清洗，达到很干燥、很纯净才能处理。但我们平时见到的塑料垃圾都会带有色素、黏合剂、水渍，甚至污渍在上面。我们的光降解，瓶子不需要清洗，因为里面有水也没关系，标签不用摘除，有色素或黏合剂发泡剂，并不影响，依然可以降解。我们这个工作就希望把塑料降解推向了实用性、真实性，实现了复杂真实场景降解。而且我们还实现了五种塑料的混合降解。让原本垃圾场里的塑料废品，变成有价值、可再利用的基础高纯度原料。”

以六水合硝酸铀作为光敏剂，在460纳米蓝光照射下，聚苯乙烯可以30%的分离产率获得苯甲酸；聚苯乙烯泡沫可以40%产率降解为苯甲酸；高抗冲聚苯乙烯（HIPS）可以32%的收率降解为苯甲酸。公斤级真实聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶（未清洗、含水、色素、黏合剂、添加剂）能够在2天内以88%的产率降解为对苯二甲酸。

为了实现应用放大，作者还设计开发了新型连续流光反应装置，用于PET降解，与管式操作相比，效率提高54,800倍。

未来，他们将进一步扩大实验范围，并研发适用的大型装置。