不用催化剂也能降解废塑料

　　北京时间7月16日凌晨，浙江大学王勇教授团队联合英国卡迪夫大学、日本东京大学、浙江工业大学、中国计量大学等国内外高校，在国际期刊《自然》发布全新塑料降解技术研究成果，彻底打破传统废塑料回收的技术局限。

　　研究团队突破了传统塑料回收对高温、高压和复杂化学试剂的依赖，仅以水和氧气两种自然界最丰富、最廉价的物质为反应介质，便可在温和条件下将废旧聚乙烯、聚丙烯乃至废旧轮胎高效转化为高附加值有机酸产品，为塑料废弃物的高值化转变开辟了全新路径。

　　据介绍，当前全球年产塑料超4亿吨，大量废弃塑料经填埋、焚烧、随意丢弃流入土壤与海洋，持续产生微塑料，带来长期生态污染难题。现阶段化学回收技术仅能处理约9%的废塑料，且普遍存在明显短板：大多依赖贵金属催化剂，反应需高温高压环境，不仅能耗、处理成本居高不下，催化剂还极易失效，难以规模化落地。

　　目前，行业内科研主流思路始终围绕研发性能更强的催化材料展开。“最初，我们研究塑料降解的思路其实和大多数同行一样，致力于开发性能更高的催化剂。”王勇回忆道。

　　一次普通的对照实验，却彻底扭转了团队的研究方向。博士生高瑞良在常规降解实验中设置无催化剂空白对照组，按常理判断，该组实验不会发生任何反应，可实验数据却显示性质稳定的聚乙烯出现明显降解。

　　“我们最开始认为可能是操作失误，或者反应器中残留了微量催化剂。”王勇介绍。为此，团队又开展数十组交叉重复验证，塑料降解现象始终稳定复现。科研人员最终确认，不添加任何催化剂，塑料依旧可以完成降解。

　　王勇教授感慨，很多颠覆性科学突破都源于反常实验数据，若简单将异常结果归为实验误差，便会错失全新科学规律。

　　这一发现彻底打破了团队原有的研究框架，也让研究重心从“开发更高效催化剂”转向“揭示催化剂缺席时塑料为何仍能降解”的全新科学问题。

　　之后，团队深挖背后反应机理，找到了降解现象的核心关键——微小液滴界面。

　　当废旧塑料与水、氧气共同加热时，熔融塑料在搅拌作用下被分散成无数微米尺度的油滴，形成稳定的“水包油”微液滴体系。研究发现，在这些看似普通的液滴界面上，由于界面分子排列的不对称性，会自发产生强局域电场。这种特殊的界面环境能够促进水分子活化，原位生成具有极强氧化能力的羟基自由基。

　　这些羟基自由基犹如一把把精准的“分子剪刀”，能够逐步切断聚乙烯、聚丙烯等塑料中稳定的碳—碳长链，将原本难以降解的高分子材料定向转化为短链二元酸等高附加值化学品。

　　“整个过程不需要添加任何催化剂，仅依靠水和氧气，在100多摄氏度的温和条件下便可实现聚乙烯的完全转化。”王勇表示，更重要的是，反应结束后不会产生任何微塑料残留，实现了真正意义上的彻底降解与高值利用。

　　记者了解到，这一发现不仅刷新了人们对于塑料氧化降解机制的认知，也为塑料回收产业开辟了一条新的技术路线。原本价值低、处理成本高昂的废弃塑料，有望直接转化为高附加值化工原料，实现从环境负担到资源财富的转变。(科技日报杭州7月16日电)