上海有機(jī)所等在聚乙烯廢塑料溫和可控降解研究中取得進(jìn)展

　　塑料作為三大材料之一，在我們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袠O其重要的作用。但是塑料使用后回收利用率很低，被棄置后難以降解，構(gòu)成“白色垃圾”，成為目前世界各大城市面臨的嚴(yán)峻問題。而聚乙烯是年產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品（年產(chǎn)超過上億頓），同時(shí)又是最惰性和穩(wěn)定的高分子之一，相比較其它類型聚烯烴（如聚丙烯、聚苯乙烯），更加難以降解。目前絕大部分的廢塑料，主要通過填埋和燃燒的方法處理：前者占用土地資源，且易造成地下水污染；后者增加大氣碳排放，并會(huì)造成大氣污染。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所黃正課題組和加州大學(xué)爾灣分校管治斌課題組合作，在聚乙烯廢塑料降解研究中獲得突破，相關(guān)成果于6月18日在線發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志上。利用交叉烷烴復(fù)分解催化策略，使用價(jià)廉量大的低碳烷烴作為反應(yīng)試劑和溶劑（此類低碳烷烴在石油煉制中大量生成，不能作為燃油或天然氣，使用價(jià)值非常有限），與聚乙烯發(fā)生重組反應(yīng)，有效降低聚乙烯的分子量和長(zhǎng)度。在反應(yīng)體系中低碳烷烴過量存在，所以可多次參與與聚乙烯的重組反應(yīng)，直至把分子量上萬、甚至上百萬的聚乙烯降解為清潔柴油。這種技術(shù)可以降解所有類型的聚乙烯：包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)等，并且催化劑可以兼容商業(yè)級(jí)別聚乙烯中各種添加劑，被證明可以適用于實(shí)際生活中各種聚乙烯廢塑料，包括廢塑料瓶、廢塑料膜以及廢塑料袋的降解。相比較傳統(tǒng)高溫裂解（pyrolysis）方法，黃正、管治斌等發(fā)展的方法具有反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物選擇性高的優(yōu)點(diǎn)。高溫裂解方法往往需要超過400度反應(yīng)溫度，產(chǎn)生包括氣、油、蠟、焦等非常復(fù)雜的產(chǎn)物；產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)包括直鏈烷烴、支鏈烷烴、烯烴、芳烴等，產(chǎn)物利用價(jià)值低。而黃正、管治斌等發(fā)展的降解體系溫度較低（150-200度），無論起始聚乙烯廢塑料結(jié)構(gòu)如何，均以產(chǎn)生直鏈烷烴為主，且可以通過催化劑結(jié)構(gòu)調(diào)控或反應(yīng)時(shí)間控制，選擇性生成可作為柴油的C9－C22烷烴或者分子量分布窄的聚乙烯蠟（這些聚乙烯臘可作為添加劑在聚烯烴加工領(lǐng)域得到應(yīng)用）。該催化體系為解決“白色垃圾”環(huán)境污染提供了一種可能的途徑；另一方面“變廢為寶”，促進(jìn)碳資源循環(huán)利用。

　　目前該團(tuán)隊(duì)正在發(fā)展更高效、成本更低的聚乙烯降解催化劑，為聚烯烴降解中試反應(yīng)做積極準(zhǔn)備。該研究得到國(guó)家基金委、中組部青年千人計(jì)劃、科技部和中科院上海有機(jī)所金屬有機(jī)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。另外黃正和管治斌作為中科院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“烯烴和烷烴的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用”成員受到中科院資助。