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塑料升級回收技術新突破：無廢物、可擴展工藝

2023-10-08 15:59:23 來源：cnBeta

【資料圖】

東京都立大學的研究人員開發出了一種新的化學工藝，可將聚酯（包括塑料瓶中的 PET）循環利用為嗎啉酰胺，嗎啉酰胺是一種用途廣泛的寶貴構筑物，可用于合成多種化合物。該反應產量高、無廢物、不需要有害化學物質，而且易于擴展。該團隊成功打破了塑料廢棄物通常成本高昂的閉環回收循環，實現了向上循環，生產出更有價值的產品。

研究小組新開發的化學工藝可以利用溶劑嗎啉和少量鈦基催化劑將聚酯升級為嗎啉酰胺。資料來源：東京都立大學

傳統回收與升級再造

在與塑料垃圾的斗爭中，回收利用發揮著不可或缺的作用。但代價是什么呢？以聚酯回收為例，包括塑料瓶中的聚對苯二甲酸乙二酯（PET），通常需要電力才能使所需的化學反應達到足夠高的溫度，或者需要強堿性條件才能產生化學廢物。最后，我們得到的中間化合物會被用來制造與之相同的產品。這不僅會造成浪費，在經濟上也是不可行的。

這就是"向上"循環的由來。科學家們一直致力于打破這種封閉的循環，從塑料廢棄物中創造出對社會更有價值、更有用的化合物。像這樣的"開環"計劃是幫助我們向綠色社會過渡的實用戰略的重要組成部分。

化學轉化方面的突破

現在，由東京都立大學的荻原洋平副教授和野村光弘教授領導的研究小組提出了一種幾乎不產生廢物的方法，可以將聚酯轉化為一種多功能構件，這種構件可以轉化為多種有價值的化合物。他們使用一種名為嗎啉的廉價溶劑和少量鈦基催化劑，將聚酯轉化為嗎啉酰胺。它們不僅可以轉化為制造更多聚酯的中間化合物（循環利用），還可以很容易地反應生成酮、醛和胺，所有這些重要的化學品系列都可用于制造大量其他更有價值的化合物（升級循環利用）。

新工藝不需要昂貴的試劑或苛刻的條件，幾乎不產生化學廢物。產量非常高，而且任何未反應的溶劑都可以很容易地收集起來。他們還發現，只需要少量催化劑就能以合理的速度驅動反應，而分離產物所需的只是簡單的過濾。研究小組強調的一個關鍵點是，主要反應在常壓下進行，這意味著不需要特殊的反應容器或裝置。這使得該反應即使在實驗室中也很容易擴展。研究小組從實際的 PET 飲料瓶中提取了 50 克 PET 材料，將其與嗎啉進行反應，得到了 70 多克嗎啉酰胺，產率達到 90%，證明了這一點。

影響和未來潛力

隨著全球塑料廢物問題日益嚴重，需要采取大膽的新策略來處理塑料并將其重新融入社會。作為一種低成本、無廢物的升級再循環方案，該團隊的研究成果可能很快就會應用于將聚酯廢料轉化為特種化學品。

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