塑料重量輕，但耐用、堅(jiān)韌且使用壽命長(zhǎng)，這使其成為眾多社會(huì)依賴的應(yīng)用和行業(yè)的理想材料。然而，大多數(shù)塑料不易分解，從而導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題，堆積如山的塑料垃圾威脅著野生動(dòng)植物和生態(tài)系統(tǒng)，還對(duì)海洋產(chǎn)生了廣泛污染。
通過(guò)化學(xué)催化，將塑料廢棄物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品和燃料，是一個(gè)很有前景的解決方案。然而，現(xiàn)實(shí)生活中的塑料往往是混合物，其成分和結(jié)構(gòu)具有多樣性，對(duì)這些混合塑料廢棄物進(jìn)行回收或升級(jí)再造，顯然頗具挑戰(zhàn)性。
2025 年 6 月 25 日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁教授、王蒙副研究員及中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所徐舒濤研究員作為共同通訊作者，在 Nature 期刊發(fā)表了題為：In-line NMR guided orthogonal transformation of real-life plastics 的研究論文。
該研究提出了一種創(chuàng)新方法，能夠?qū)?8 種常用塑料的廢棄混合物轉(zhuǎn)化為其原始化學(xué)成分或其它有價(jià)值的化合物，為廢棄塑料混合物的化學(xué)回收這一現(xiàn)實(shí)世界難題提供了新的解決思路。
在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出一種以產(chǎn)品為導(dǎo)向的新策略，利用塑料混合物中不同官能團(tuán)反應(yīng)性的正交性來(lái)生成有價(jià)值的產(chǎn)物。這種方法首先要精確識(shí)別混合物中的官能團(tuán)，從而確定其中存在哪些塑料，這看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際遠(yuǎn)非如此。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種固態(tài)核磁共振（NMR）方法解決了這個(gè)問(wèn)題，而且該方法能夠被輕松使用。一旦確定了塑料混合物中具有有哪些塑料，接下來(lái)就是設(shè)計(jì)一個(gè)多步驟工藝流程，將這些混合物中的特定成分轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)物。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)識(shí)別能選擇性溶解 8 種塑料中一種或多種的溶劑來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從而將這些材料從混合物中分離出來(lái)。隨后，利用催化過(guò)程將分離出的塑料轉(zhuǎn)化為有有價(jià)值的產(chǎn)物。
一種化學(xué)回收混合塑料的通用方法
研究團(tuán)隊(duì)使用聚苯乙烯（PS）、聚乳酸（PLA）、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）這 8 種生活中常用的塑料材質(zhì)的廢棄混合物，來(lái)證明上述策略的可行性和有效性。這些塑料混合物具有多樣的物理和化學(xué)性質(zhì)，通常會(huì)難以直接回收利用。
研究團(tuán)隊(duì)從 20 克由聚苯乙烯泡沫塑料、聚乳酸吸管、聚氨酯管、聚碳酸酯口罩、聚氯乙烯塑料袋、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯塑料瓶、聚乙烯塑料滴管和聚丙烯塑料瓶組成的實(shí)際塑料混合物中，我們分離出了 8 種以上的化學(xué)物質(zhì)：1.3 克苯甲酸、0.5 克增塑劑、0.7 克丙氨酸、0.7 克乳酸、1.4 克芳香胺鹽、2.1 克雙酚A、2.0 克對(duì)苯二甲酸和 3.5 克 C3-C6 烷烴。
值得一提的是，該研究中所報(bào)道的化學(xué)反應(yīng)都不是新的，但該研究的關(guān)鍵創(chuàng)新在于設(shè)計(jì)出了一種通用策略，解決了如何對(duì)塑料混合物進(jìn)行化學(xué)回收這一現(xiàn)實(shí)世界中的難題。這一策略的妙處在于，對(duì)塑料混合物中主要成分的初步識(shí)別能夠使后續(xù)的化學(xué)步驟得以調(diào)整，從而最大限度地提高回收的整體效率（或者在不需要時(shí)完全省去這些步驟）。
總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究揭示了根據(jù)復(fù)雜塑料混合廢棄物的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化策略的潛力，并為處理塑料混合廢棄物開辟了新途徑。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09088-7
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