塑料降解|化学回收打破塑料循环“魔咒”( 二 )
产业化仍存阻碍
相比机械回收 ， 化学回收重要的优势之一是可以获得原始聚合物的质量、更高的塑料回收率 。不过 ， 化学回收虽然能为循环塑料经济助一臂之力 ， 但要想展开大规模应用 ， 每种方法都存在各自的缺陷 。
将聚缩醛直接化学转化回单体 ， 单体来源不确定就是一大问题 。在王献红看来 ， “1,3—二氧环戊烷是个特殊单体 ， 如何实现百万吨甚至千万吨的制备依然有很大的不确定性 。仍然需要研究新单体的设计 ， 尤其是便于大规模制备的单体” 。
不仅如此 ， 王献红对采访人员表示 ， 从材料性能角度而言 ， 尽管聚缩醛在力学性能上媲美聚烯烃 ， 但其主链存在醚键（-OCH2CH2- ， -OCH2-） ， 因此抗氧化性、耐老化性都不如聚烯烃 ， 同时耐温性和抗蠕变性也远低于聚烯烃 ， 大大限制了应用范围 。
此外 ， 这种单体的回收工艺也十分复杂 。王献红指出 ， Coates课题组的研究只是展示了聚缩醛可以直接转为单体这一特征 ， 但其回收过程需要在较高温度（150℃）和有机强酸下进行 ， 这会增加对设备的腐蚀度 ， 提高回收成本 。因此 ， 未来仍需要研究单体回收的环保方案 ， 如尝试在弱酸或不加酸的条件下回收 。
中国塑料加工工业协会降解塑料专业委员会秘书长翁云宣向《中国科学报》分析指出 ， 在单体回收过程中 ， 多种聚合物甚至各种材料混合在一起 ， 造成回收效率低的问题 ， 这也会影响该技术的规模化应用 。此外 ， 回收再利用后如何降低成本 ， 也需要进一步探索 。
“任何一项技术从诞生到实现工业化都有一条漫长的路径 。”周华告诉采访人员 ， 通过电催化将废弃PET塑料升级再造 ， 从实验室规模迈向工业规模的一个关键在于流动反应器的设计和优化 。他们实验过程中使用的反应器优点是组装方便 ， 且易于做催化剂活性评价 ， 但缺点是无法用于大规模生产、造价高 。
当前 ， 段昊泓课题组正在开发的新型无膜电堆具有成本低、可规模化等优点 ， 已经取得一些重要进展 ， 且研究成果待发表 。他们希望通过不断优化催化剂、反应器、操作条件等 ， 最终实现废弃资源转化的工业应用 。
化学回收未来可期
塑料垃圾不仅是一个全球性的污染问题 ， 还是一种碳含量高、成本低、可在全球范围内获得的原料 ， 循环经济也成为塑料行业未来的发展方向 。在催化技术的推动下 ， 化学回收展现出很好的经济前景 。
周华表示 ， 通过工艺整合 ， 提高产物价值 ， 使得塑料回收在经济上具有潜在可行性 。初步估计 ， 在商业相关电流密度下 ， 每吨废PET向上循环的净收入约为350美元 ， 展现了废弃PET电催化向上循环转化为二甲酸钾、精对苯二甲酸和氢气的经济潜力 。
“二甲酸钾具有生物活性 ， 能抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害微生物的繁殖 ， 可以促进动物生长 ， 是一种理想的非抗生素类饲料添加剂 ， 可替代抗生素促生长剂 。”周华说 ， “随着我国采取立法手段禁止饲料添加抗生素 ， 二甲酸钾在国内具有广阔的应用场景 。”
麦肯锡咨询公司在一项研究中提出 ， 到2030年 ， 全球塑料的回收利用率有望提高到50% 。化学回收的比例可能上升到17%左右 ， 相当于回收大约7400万吨废弃塑料 。
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