科技施“魔法”廢棄塑料變成寶

小到一根吸管、大到一輛汽車，塑料制品已融入人類生活的方方面面。迄今為止，全球共生產了近100億噸塑料，只有大約10%被回收，剩余的則被焚燒、丟棄在垃圾填埋場或自然環境中。由于塑料本身具有很強的化學惰性，在自然條件下至少需要數百年才能完全降解，導致廢棄塑料在自然環境中不斷積累，對人類健康和生態環境造成威脅。傳統的塑料填埋方法占用大量土地資源，造成嚴重的資源浪費，并對土壤、水資源、大氣等造成二次污染。全球每年有1000萬噸廢棄塑料流入大海，給海洋生物造成致命威脅。此外，塑料制品工業生產全生命周期消耗石油占全球石油總量的8%，到2050年，塑料制造業預計將消耗全球約20%的石油資源，大量的廢棄塑料也造成資源的極大浪費。因此，塑料的回收利用迫在眉睫。

目前，廢棄塑料的回收主要依賴物理回收，但是物理回收存在處理的塑料種類有限、處理不徹底、利用率和附加值低等不足之處，同時受技術條件限制，再生塑料品質劣化，只能降級使用，最終仍將被丟棄，這種方式被稱為降級回收。相比之下，化學回收法則在化學或生物酶催化劑的作用下進行斷鏈反應，將廢棄塑料聚合物解聚為單體，這些單體小分子既可用作制備其他化學品的原料，又可以被循環利用重新聚合為塑料，為廢棄塑料循環利用提供開創性的解決方案。但是目前的化學回收以熱催化為主，通常需要消耗大量的熱能，造成嚴重的碳排放，同時會釋放多種有毒有害氣體。因此，迫切需要發展新型、可持續的廢棄塑料化學回收策略。

近年來，電化學催化技術逐漸成為納米材料和能源化學領域的研究熱點。相比于傳統熱催化的方法，電催化具有以下特點：①活性物種可以在電極上通過得失電子原位生成，不需要額外加入氧化還原試劑；②反應可在常溫常壓下進行，條件溫和，對設備要求低，催化劑易回收；③調節電極電位即可控制產物選擇性和反應速率，同時減少或避免副反應的發生；④電能可由太陽能、水能、風能、潮汐能等綠色可再生能源轉化而成，符合可持續發展的理念。因此，以可再生電能驅動的電催化重整技術是實現廢棄塑料高值化利用的理想方案之一。

2023年5月，中國科學院理化技術研究所的科研人員提出電催化廢棄塑料升級再造策略。以聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為例，通過電重整技術，以水為媒介，可以將PET轉化升級為高附加值的乙醇酸和高純氫氣，為廢棄PET塑料的可持續高值化利用提供了一條新的途徑。

在我國，推動實現綠色可持續發展、促進循環經濟已成為“十四五”期間產業政策的主線，廢棄塑料回收再生符合綠色低碳和循環經濟的要求。我們相信在不遠的將來，隨著技術革新，廢棄塑料回收即將成為新“財富”，多角度、經濟高效的塑料升級回收技術將迎來更廣闊的發展空間。