科学家用空气和廉价催化剂分解塑料
BALI @ 2025.03.27 , 08:01 上午西北大学研究出简单方法，用空气水分和廉价催化剂分解PET塑料，回收单体打造新材料，环保又高效。
西北大学的化学家们有了一个大胆的想法：用空气中的水分来分解塑料垃圾。这个新方法简单得让人惊讶，不仅环保，还成本低廉。他们先用一种便宜的催化剂分解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)——也就是聚酯家族中最常见的塑料——的化学键，然后只需要把碎块暴露在普通空气中。空气里那一点点水分就能把分解后的PET变成单体，也就是塑料的关键原料。未来，这些单体可以被循环利用，制成新的PET产品，甚至更值钱的东西。
这比现在的塑料回收方法安全、干净、便宜，也更可持续，为打造塑料循环经济开辟了一条光明大道。研究成果最近登上了《绿色化学》期刊。Yosi Kratish 是研究的共同通讯作者，他是西北大学化学系的研究助理教授。他直言：“美国是人均塑料污染头号大国，但我们只回收了5%的塑料。急需更好的技术来处理各种塑料垃圾。现在的办法大多是熔化塑料瓶，然后降级成低质产品。我们这项研究最激动人心的地方在于，用空气中的水分分解塑料，过程干净又精准，回收的单体还能升级成更有价值的材料。”
照片显示了在每4小时加热(总反应时间= 20小时)后在不同运行中TPA产物的形成。
研究的第一作者 Naveen Malik 补充说：“我们的方法为全球最棘手的环境难题之一——塑料垃圾——提供了一个可持续又高效的解决方案。传统回收常产生废盐等有害副产物，需要大量能源或化学品，而我们用无溶剂过程，只靠空气中的微量水分，既环保又实用。”Kratish 和 Tobin J. Marks 共同领导了这项研究，Marks 是西北大学化学和材料科学工程的著名教授，而 Malik 当时是 Marks 实验室的博士后，现在在印度 SRM 科技学院任教。
塑料问题由来已久。PET 塑料常用于食品包装和饮料瓶，占全球塑料使用的12%。它不容易分解，成了塑料污染的大户。用完后，不是堆在垃圾场，就是慢慢碎成微塑料，混进废水和河流。研究新回收方法一直是热门话题，但现有技术条件苛刻——高温、高能耗、有毒溶剂，副产物还不好处理。催化剂要么贵得离谱，像铂和钯，要么有毒，收拾残局还得费时费力。Marks 的团队之前就开发过无溶剂催化工艺，这次他们又往前迈了一步。
Kratish 解释：“用溶剂有很多麻烦，又贵又得高温，反应完还剩一堆杂物要分拣。我们直接用空气里的水蒸气，优雅多了。”他们选了钼催化剂和活性炭——便宜、常见又无毒。把 PET 混进去加热，聚酯的大分子化学键很快就断了。然后暴露在空气中，靠那一点水分，材料就变成了对苯二甲酸(TPA)，一种值钱的聚酯原料，副产物只有乙醛，一个容易处理的有用化学品。Malik 说：“空气里水分不少，哪怕干一点的地方，大气也有上万立方公里的水。这让我们省了大桶溶剂和能源，还避开了强腐蚀化学品。”
Kratish 笑着回忆：“加太多水反而坏事，水分得恰到好处。空气里的量刚刚合适。”这个过程快得很，四小时内就能回收94%的TPA。催化剂耐用还能循环用，对混合塑料也管用，只分解聚酯，不用事先分拣，省钱又省事。他们拿塑料瓶、衣服和杂乱塑料废物试了一圈，甚至彩色塑料也能变回纯净无色的TPA。
展望未来，团队想把这技术放大到工业级别，处理海量塑料废物。Malik 信心满满：“这能大幅减少塑料污染，降低环境负担，推动材料循环再用。这是迈向清洁未来的实实在在一步，用创新化学应对全球挑战，还顺应自然。”
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