塑料重量輕，但耐用、堅韌且使用壽命長(cháng)，這使其成為眾多社會(huì )依賴(lài)的應用和行業(yè)的理想材料。然而，大多數塑料不易分解，從而導致環(huán)境問(wèn)題，堆積如山的塑料垃圾威脅著(zhù)野生動(dòng)植物和生態(tài)系統，還對海洋產(chǎn)生了廣泛污染。
通過(guò)化學(xué)催化，將塑料廢棄物轉化為有價(jià)值的化學(xué)品和燃料，是一個(gè)很有前景的解決方案。然而，現實(shí)生活中的塑料往往是混合物，其成分和結構具有多樣性，對這些混合塑料廢棄物進(jìn)行回收或升級再造，顯然頗具挑戰性。
2025 年 6 月 25 日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁教授、王蒙副研究員及中國科學(xué)院大連化學(xué)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，能夠將 8 種常用塑料的廢棄混合物轉化為其原始化學(xué)成分或其它有價(jià)值的化合物，為廢棄塑料混合物的化學(xué)回收這一現實(shí)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性的正交性來(lái)生成有價(jià)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(lái)似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際遠非如此。研究團隊開(kāi)發(fā)了一種固態(tài)核磁共振（NMR）方法解決了這個(gè)問(wèn)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(lái)就是設計一個(gè)多步驟工藝流程，將這些混合物中的特定成分轉化為有價(jià)值的產(chǎn)物。
研究團隊通過(guò)識別能選擇性溶解 8 種塑料中一種或多種的溶劑來(lái)實(shí)現這一目標，從而將這些材料從混合物中分離出來(lái)。隨后，利用催化過(guò)程將分離出的塑料轉化為有有價(jià)值的產(chǎn)物。
一種化學(xué)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(lái)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(xué)性質(zhì)，通常會(huì )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(shí)際塑料混合物中，我們分離出了 8 種以上的化學(xué)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(xué)反應都不是新的，但該研究的關(guān)鍵創(chuàng )新在于設計出了一種通用策略，解決了如何對塑料混合物進(jìn)行化學(xué)回收這一現實(shí)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的化學(xué)步驟得以調整，從而最大限度地提高回收的整體效率（或者在不需要時(shí)完全省去這些步驟）。
總的來(lái)說(shuō)，這項研究揭示了根據復雜塑料混合廢棄物的化學(xué)性質(zhì)設計轉化策略的潛力，并為處理塑料混合廢棄物開(kāi)辟了新途徑。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09088-7
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