塑料重量輕，但耐用、堅韌且使用壽命長，這使其成為眾多社會依賴的應(yīng)用和行業(yè)的理想材料。然而，大多數(shù)塑料不易分解，從而導致環(huán)境問題，堆積如山的塑料垃圾威脅著野生動植物和生態(tài)系統(tǒng)，還對海洋產(chǎn)生了廣泛污染。
通過化學催化，將塑料廢棄物轉(zhuǎn)化為有價值的化學品和燃料，是一個很有前景的解決方案。然而，現(xiàn)實生活中的塑料往往是混合物，其成分和結(jié)構(gòu)具有多樣性，對這些混合塑料廢棄物進行回收或升級再造，顯然頗具挑戰(zhàn)性。
2025 年 6 月 25 日，北京大學化學與分子工程學院馬丁教授、王蒙副研究員及中國科學院大連化學物理研究所徐舒濤研究員作為共同通訊作者，在 Nature 期刊發(fā)表了題為：In-line NMR guided orthogonal transformation of real-life plastics 的研究論文。
該研究提出了一種創(chuàng)新方法，能夠?qū)?8 種常用塑料的廢棄混合物轉(zhuǎn)化為其原始化學成分或其它有價值的化合物，為廢棄塑料混合物的化學回收這一現(xiàn)實世界難題提供了新的解決思路。
在這項新研究中，研究團隊提出一種以產(chǎn)品為導向的新策略，利用塑料混合物中不同官能團反應(yīng)性的正交性來生成有價值的產(chǎn)物。這種方法首先要精確識別混合物中的官能團，從而確定其中存在哪些塑料，這看起來似乎很簡單，但實際遠非如此。研究團隊開發(fā)了一種固態(tài)核磁共振（NMR）方法解決了這個問題，而且該方法能夠被輕松使用。一旦確定了塑料混合物中具有有哪些塑料，接下來就是設(shè)計一個多步驟工藝流程，將這些混合物中的特定成分轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)物。
研究團隊通過識別能選擇性溶解 8 種塑料中一種或多種的溶劑來實現(xiàn)這一目標，從而將這些材料從混合物中分離出來。隨后，利用催化過程將分離出的塑料轉(zhuǎn)化為有有價值的產(chǎn)物。
一種化學回收混合塑料的通用方法
研究團隊使用聚苯乙烯（PS）、聚乳酸（PLA）、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）這 8 種生活中常用的塑料材質(zhì)的廢棄混合物，來證明上述策略的可行性和有效性。這些塑料混合物具有多樣的物理和化學性質(zhì)，通常會難以直接回收利用。
研究團隊從 20 克由聚苯乙烯泡沫塑料、聚乳酸吸管、聚氨酯管、聚碳酸酯口罩、聚氯乙烯塑料袋、聚對苯二甲酸乙二醇酯塑料瓶、聚乙烯塑料滴管和聚丙烯塑料瓶組成的實際塑料混合物中，我們分離出了 8 種以上的化學物質(zhì)：1.3 克苯甲酸、0.5 克增塑劑、0.7 克丙氨酸、0.7 克乳酸、1.4 克芳香胺鹽、2.1 克雙酚A、2.0 克對苯二甲酸和 3.5 克 C3-C6 烷烴。
值得一提的是，該研究中所報道的化學反應(yīng)都不是新的，但該研究的關(guān)鍵創(chuàng)新在于設(shè)計出了一種通用策略，解決了如何對塑料混合物進行化學回收這一現(xiàn)實世界中的難題。這一策略的妙處在于，對塑料混合物中主要成分的初步識別能夠使后續(xù)的化學步驟得以調(diào)整，從而最大限度地提高回收的整體效率（或者在不需要時完全省去這些步驟）。
總的來說，這項研究揭示了根據(jù)復雜塑料混合廢棄物的化學性質(zhì)設(shè)計轉(zhuǎn)化策略的潛力，并為處理塑料混合廢棄物開辟了新途徑。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09088-7
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