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太阳系系主任
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废塑料高值化转化有了新办法
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北京大学化学与分子工程学院马丁教授/王蒙副研究员课题组近日首次提出了一种通过两步催化反应将聚乳酸塑料转化为甲基丙烯酸甲酯的新过程，这一方法具有比自然降解路径更大的优势，并为其他类型废塑料的高值化转化带来了启发。该研究成果日前以《可降解废塑料升级转化制备甲基丙烯酸甲酯》为题发表于《自然-可持续性》。 研究团队介绍，塑料是一类重要合成材料，随着社会的日益发展其产量逐渐增加，截至2022年我国塑料制品年产量已高达近8000万吨。绝大部分废塑料使用后被直接弃置、填埋或焚烧，造成了严重的环境污染和资源浪费问题。采用包括聚乳酸在内的生物可降解塑料是解决塑料污染的一种可行性方案。然而，聚乳酸废塑料在实际环境中的降解速度非常缓慢，并且最终以二氧化碳的形式释放，造成了碳资源的巨大浪费。因此，将包含聚乳酸在内的各类生物可降解废塑料转化为高附加值化学品是实现碳资源循环利用的重要途径。 对此，研究团队在第一步反应中采用碳化钼基催化剂及甲醇，在无外加氢气的条件下，通过醇解和加氢脱氧过程实现聚乳酸废塑料高效制备丙酸甲酯。这种加氢脱氧催化体系同时适用于聚乙醇酸及聚己内酯的催化降解。第二步，团队采用氧化硅负载的铯-镧催化剂，可以实现丙酸甲酯和甲醛向甲基丙烯酸甲酯的高效转化。使用商业聚乳酸吸管评估了聚乳酸两步法转化为甲基丙烯酸甲酯的效率，6克聚乳酸吸管经过两步催化转化可获得2.5克甲基丙烯酸甲酯和2.1克丙酸甲酯，值得注意的是，整个反应过程中无需外加氢气。“可以说，采用‘碳循环’的转化思路，将聚乳酸转化为高附加值化学品的新方法，不仅证明了利用塑料废料作为碳资源生产高价值产品的可行性，也可能激发多种废塑料的升级循环工艺的发展。”团队成员说。 |
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