江倩倩 王春

陽光、風、二氧化碳，用這些自然界中隨手可得的材料，就能讓礦泉水瓶、一次性包裝等聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）廢塑料高效轉化成工業(yè)中常用的甲酸資源和氫氣燃料。近日，上海交通大學環(huán)境科研團隊在廢棄塑料回收研究領域收獲多項成果。

PET廢塑料和二氧化碳“負負得正”

上海交通大學環(huán)境科學與工程學院教授趙一新研究團隊使用光伏技術、風電技術等產生的“綠電”，讓PET廢塑料回收利用升級，不僅產出了高附加值的工業(yè)化學品和燃料，還能實現溫室氣體二氧化碳的資源化轉化。

PET在我們的生活中隨處可見，常見的飲料瓶、電視機外殼、燈罩等，很多都是用PET塑料制成的。大量用后即棄的PET廢塑料如果不能被合理、有效地回收，不僅會造成環(huán)境污染，也是對碳資源的一種浪費。近年來，基于光伏技術、風電技術“綠電”產能的提升，2021年以來，趙一新團隊就率先開展了“綠電”催化重整PET廢塑料聯產甲酸和氫氣的研究。

“最初的研究中，我們用可再生‘綠電’催化技術，把PET轉化成了甲酸材料和氫氣，降低了傳統電解水制氫的能耗。”趙一新表示，近期，團隊聯合北京大學教授馬丁對PET回收利用進行了升級，通過“綠電”催化氧化PET廢塑料與二氧化碳還原反應，PET廢塑料可以只轉化為甲酸材料，不僅增加了甲酸的產出效率，也促進了溫室氣體二氧化碳的資源化轉化。據估算，利用升級版回收策略，每回收1噸PET廢塑料可以創(chuàng)造約557美元的經濟收益，表現出較高的商業(yè)化經濟價值。

同時，趙一新也表示，“綠電”催化升級回收廢塑料的研究從實驗室走向產業(yè)化，還需要克服一系列理論和技術難題：“在回收過程中，需要使用一定的催化劑。低成本、高性能的催化劑能節(jié)約成本、降低能耗、增加有用材料的產出率，這類催化劑材料還亟待開發(fā)和研究。此外，要實現大規(guī)模的產業(yè)化應用，工藝和設備的開發(fā)研制也是未來研究的重點和難點。雖然面臨很多難題，但這種廢塑料轉化技術，為國家發(fā)展循環(huán)經濟和建設低碳型社會提供了一條有效的發(fā)展途徑，仍然具有廣闊的應用和發(fā)展前景?！?/p>

低碳硬核成果讓廢塑料變成“寶”

目前，上海交通大學環(huán)境科學與工程學院科研團隊在廢棄塑料領域已有多項成果達到國際領先水平。

廢棄塑料能夠破碎形成納米塑料并在環(huán)境中持久累積，了解納米尺度塑料顆粒的環(huán)境行為是精準評估廢棄塑料生態(tài)健康風險以及低碳回收的關鍵。上海交通大學副教授仇浩結合室外采樣及室內模擬，明確了影響納米塑料水環(huán)境行為的主控因子，揭示了蛋白冠調控納米塑料膠體穩(wěn)定性的作用機制，進而提出了在水處理中通過添加溶菌酶促進納米塑料絮凝沉降高效回收的新思路，同時量化了塑料顆粒尺寸依賴的環(huán)境健康風險，推動了塑料廢棄物精細化風險管控與低碳回收體系的建設。

上海交通大學教授金放鳴團隊圍繞廢塑料的環(huán)境危害、無害化處理難、資源化利用率低的問題，開展了廢塑料的水熱資源化研究，并創(chuàng)新提出了利用聚氯乙烯、PVC等廢塑料作為還原劑水熱還原二氧化碳，實現了廢塑料與二氧化碳協同資源化。團隊成功將PVC廢塑料百分百脫氯無害化轉化為清潔燃料的同時，還將二氧化碳還原為高附加值有機物甲酸，該技術無添加催化劑，工藝簡單，展現了良好的工業(yè)化應用前景。

此外，針對化石燃料基塑料的不可持續(xù)性與難降解問題，以及生物可降解塑料聚乳酸糧食作為原料的瓶頸，金放鳴團隊早期率先探索了生物質廢物水熱轉化制備乳酸技術，近期將水熱技術擴展到光催化，將生物質原料擴展到濕垃圾轉化，該研究正積極與企業(yè)合作，推進工業(yè)化試運行。