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　　PET廢塑料和二氧化碳“負(fù)負(fù)得正”

　　近年來，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院趙一新教授研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)開展了綠電催化重整PET廢塑料聯(lián)產(chǎn)甲酸和氫氣的研究，使用光伏技術(shù)、風(fēng)電技術(shù)，讓PET廢塑料回收利用“升級”。

　　PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)在我們的生活中隨處可見，常見的飲料瓶、電視機(jī)外殼、燈罩等，很多都是用PET塑料制成的。雖然使用方便，但大量“用后即棄”的PET廢塑料如果不能被合理、有效地回收，不僅會(huì)造成環(huán)境污染，也是對碳資源的一種浪費(fèi)。近年來，基于光伏技術(shù)、風(fēng)電技術(shù)的“綠電”產(chǎn)能取得了飛速發(fā)展，2021年以來，趙一新教授團(tuán)隊(duì)就率先開展了綠電催化重整PET廢塑料聯(lián)產(chǎn)甲酸和氫氣的研究。相應(yīng)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Physical Chemistry Letters。

　　“最初的研究中，我們用可再生‘綠電’催化技術(shù)，把PET轉(zhuǎn)化成了甲酸材料和氫氣，降低了傳統(tǒng)電解水制氫的能耗。”趙一新表示，近期，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)馬丁教授對PET回收利用進(jìn)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(yīng)，PET廢塑料可以只轉(zhuǎn)化為甲酸材料，不僅增加了甲酸的產(chǎn)出效率，也促進(jìn)了溫室氣體CO2的資源化轉(zhuǎn)化。據(jù)估算，利用“升級版”回收策略，每回收一噸PET廢塑料可以創(chuàng)造約557美元的經(jīng)濟(jì)收益，表現(xiàn)出較高的商業(yè)化經(jīng)濟(jì)價(jià)值。相關(guān)研究成果發(fā)表在催化領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊ACS Catalysis。

電催化重整PET廢塑料和CO2聯(lián)產(chǎn)甲酸產(chǎn)物示意圖。上海交大供圖

　　同時(shí)，趙一新也表示，“綠電”催化升級回收廢塑料的研究從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，還需要克服一系列理論和技術(shù)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(chǎn)出率，這類催化劑材料亟待開發(fā)和研究。此外，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，工藝和設(shè)備的開發(fā)研制也是未來研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。雖然面臨很多難題，但這種廢塑料轉(zhuǎn)化技術(shù)，為國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)低碳型社會(huì)提供了一條有效的發(fā)展途徑，仍然具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。”

　　“交大環(huán)境人”助力廢棄塑料低碳回收

　　近年來，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院師生面向國際前沿，立足我國環(huán)境保護(hù)和“雙碳”戰(zhàn)略需求，在廢棄塑料領(lǐng)域充分發(fā)揮專業(yè)實(shí)力，全方位、多角度迎難攻關(guān)，已有多項(xiàng)成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平，在科研一線扛起交大環(huán)境人的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，持續(xù)貢獻(xiàn)智慧和力量。

　　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(zhǔn)評估廢棄塑料生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn)以及低碳回收的關(guān)鍵。曹心德教授團(tuán)隊(duì)仇浩副教授結(jié)合室外采樣及室內(nèi)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(diào)控納米塑料膠體穩(wěn)定性的作用機(jī)制，進(jìn)而提出在水處理中通過添加溶菌酶促進(jìn)納米塑料絮凝沉降高效回收的新思路，同時(shí)量化了塑料顆粒尺寸依賴的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)了塑料廢棄物精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)管控與低碳回收體系的建設(shè)。相關(guān)成果發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域期刊Water Research以及Environmental Science: Nano(封面論文)。

　　金放鳴教授團(tuán)隊(duì)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，長期以來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(shí)現(xiàn)了廢塑料與二氧化碳協(xié)同資源化。團(tuán)隊(duì)成功將PVC廢塑料百分百脫氯無害化轉(zhuǎn)化為清潔燃料的同時(shí)，還將二氧化碳還原為高附加值有機(jī)物甲酸，該技術(shù)無添加催化劑，工藝簡單，展現(xiàn)了良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。該成果發(fā)表在Green Chemistry上，并入選為內(nèi)封面論文。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，團(tuán)隊(duì)早期率先探索了生物質(zhì)廢物水熱轉(zhuǎn)化制備乳酸技術(shù)，近期將水熱技術(shù)擴(kuò)展到光催化，將生物質(zhì)原料擴(kuò)展到濕垃圾轉(zhuǎn)化，該研究正積極與企業(yè)合作，推進(jìn)工業(yè)化試運(yùn)行。