塑料給人們日常生活帶來諸多便利，但與日俱增的塑料廢棄物造成的環境污染也日益嚴重，如何經濟、有效回收和利用塑料備受關注。
由中國清華大學化學系副教授、博士生導師段昊泓領銜科研團隊最新研究提出一種以電化學升級回收塑料的可持續解決方案，可將塑料回收轉化為價值更高的化學材料和氫燃料，從而有助于管理塑料污染，并具有清除塑料垃圾變廢為寶的應用潛力。這項“將塑料經濟地升級回收為化學材料和燃料”的成果論文，北京時間17日夜間在國際學術期刊《自然-通訊》上線發表。
該科研團隊通過使用地球儲量豐富的鎳基和鈷基催化劑，在室溫下促進聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料轉化為價值更高的產品。這種催化劑達成高效升級回收和高產物選擇性，使得產物容易分離。
經過電解和產物分離，科研團隊將1公斤固體塑料轉化為具有商業價值的固體化學物質，如常用于飼料的二甲酸鉀以及氫氣燃料。與傳統的塑料升級回收技術通常需要高溫加熱、過程中還會產生復雜的混合產物且分離它們代價高昂相比，最新研究成果的應用具有經濟可行性，評估其升級回收1噸塑料垃圾的凈收入約350美元。
段昊泓通過網絡接受中新社記者采訪介紹說，PET塑料主要用途是飲料包裝和織物，如常見的礦泉水瓶等，也屬于白色污染的一種。目前，PET年產量為6500-7000萬噸，約占總塑料產量的17%，僅次于聚乙烯。因此，針對廢棄PET塑料的升級回收是十分重要的科學和社會問題。
科研團隊通過研究和實驗發現，PET的聚酯結構使其可以很容易在堿性電解液中水解為對苯二甲酸和乙二醇，這一過程有望與電催化氧化裂解耦合，實現從PET制備高價值化學品。基于此，研究團隊以二甲酸鉀作為終產物，降低分離成本并具有高附加值。
據了解，二甲酸鉀具有生物活性，能抑制大腸桿菌、沙門氏菌等有害微生物的繁殖，可以促進動物生長，是一種被多個國家批準用于替代動物飼料抗生素的商業化學品。隨著中國采取立法手段禁止飼料添加抗生素，二甲酸鉀在國內具有廣闊應用前景。
“每一項科學技術從誕生到產業化都不是一蹴而就的。”段昊泓坦言，在最新研究工作中，科研團隊首先證明PET塑料升級回收工藝的可行性，也意識到亟待解決的多個問題：一是流動電解池的設計和優化，這是從實驗室規模邁向工業規模的關鍵步驟；二是分離純化工藝的優化，通過提高產物收率進而增加收益；三是高效催化劑的開發，提高催化劑的選擇性，降低成本。“我們希望通過不斷地優化催化劑、反應器、工藝條件等，從而增益降本，最終實現廢棄塑料資源轉化的工業應用”。
他透露，科研團隊未來幾年的攻關目標，包括合成高效催化劑、深入研究反應機理、開發新反應路徑以及設計與優化反應器等方面。同時，還將積極與中外研究團隊和相關企業建立合作關系，推進PET塑料升級回收工藝的規模化應用和長期穩定性評價。
