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本報(bào)北京4月2日電（記者晉浩天） 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁教授/王蒙副研究員課題組近日首次提出了一種通過(guò)兩步催化反應(yīng)將聚乳酸塑料轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸甲酯的新過(guò)程，這一方法具有比自然降解路徑更大的優(yōu)勢(shì)，并為其他類(lèi)型廢塑料的高值化轉(zhuǎn)化帶來(lái)了啟發(fā)。該研究成果日前以《可降解廢塑料升級(jí)轉(zhuǎn)化制備甲基丙烯酸甲酯》為題發(fā)表于《自然-可持續(xù)性》。

研究團(tuán)隊(duì)介紹，塑料是一類(lèi)重要合成材料，隨著社會(huì)的日益發(fā)展其產(chǎn)量逐漸增加，截至2022年我國(guó)塑料制品年產(chǎn)量已高達(dá)近8000萬(wàn)噸。絕大部分廢塑料使用后被直接棄置、填埋或焚燒，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問(wèn)題。采用包括聚乳酸在內(nèi)的生物可降解塑料是解決塑料污染的一種可行性方案。然而，聚乳酸廢塑料在實(shí)際環(huán)境中的降解速度非常緩慢，并且最終以二氧化碳的形式釋放，造成了碳資源的巨大浪費(fèi)。因此，將包含聚乳酸在內(nèi)的各類(lèi)生物可降解廢塑料轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品是實(shí)現(xiàn)碳資源循環(huán)利用的重要途徑。

對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)在第一步反應(yīng)中采用碳化鉬基催化劑及甲醇，在無(wú)外加氫氣的條件下，通過(guò)醇解和加氫脫氧過(guò)程實(shí)現(xiàn)聚乳酸廢塑料高效制備丙酸甲酯。這種加氫脫氧催化體系同時(shí)適用于聚乙醇酸及聚己內(nèi)酯的催化降解。第二步，團(tuán)隊(duì)采用氧化硅負(fù)載的銫-鑭催化劑，可以實(shí)現(xiàn)丙酸甲酯和甲醛向甲基丙烯酸甲酯的高效轉(zhuǎn)化。使用商業(yè)聚乳酸吸管評(píng)估了聚乳酸兩步法轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸甲酯的效率，6克聚乳酸吸管經(jīng)過(guò)兩步催化轉(zhuǎn)化可獲得2.5克甲基丙烯酸甲酯和2.1克丙酸甲酯，值得注意的是，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中無(wú)需外加氫氣。“可以說(shuō)，采用‘碳循環(huán)’的轉(zhuǎn)化思路，將聚乳酸轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品的新方法，不僅證明了利用塑料廢料作為碳資源生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品的可行性，也可能激發(fā)多種廢塑料的升級(jí)循環(huán)工藝的發(fā)展。”團(tuán)隊(duì)成員說(shuō)。