1959年，瑞典工程師古斯塔夫·圖林（Sten Gustaf Thulin）為減少砍伐維護森林生態(tài)環(huán)境，制作了一種輕便、耐用、成本低且能重復使用的袋子。自此，改變全球生態(tài)消費的塑料袋就誕生了。
雖然塑料袋確實為人們的出行和購物提供了很大便捷，不過，已故的圖林或許怎么也想不到，塑料袋僅僅被發(fā)明的60余年后的今天，方便人類的同時，它卻給地球帶來了前所未有的“壓力”。
圖 | “冰山一角”National Geographic 2018年6月封面 （來源：National Geographic）
從飲料瓶到外賣餐盒，無論是辦公桌還是梳妝臺亦或者廚房里，塑料制品在人們生活里無處不見。當然，有些塑料制品可重復使用，不過目前更多的塑料制品只能提供一次性使用，比如餐盒、包裝袋等。
據(jù)發(fā)表在美國《科學進展》雜志的一項研究，2015年全世界生產的塑料超過4億噸，其產量是1998年的兩倍以上。此外，現(xiàn)在地球上大約有70億噸塑料被廢棄不再使用，其中僅有9%得到被回收利用，大約12%被焚毀，而剩余的50多億噸塑料將被填埋或者丟棄在自然環(huán)境中等待自然分解。
不過，按照這個速度發(fā)展至2050年，還沒等到塑料自然分解，地球上就將有130億噸塑料垃圾，藍色星球很有可能變成“塑料星球”。
由于塑料自然分解的過程非常漫長，所以除了那些已被焚毀的塑料，上世紀50年所生產的全部塑料至今仍在我們身邊。
圖 | BBC曾報道，小領航鯨因誤吞80個塑料袋死亡，體內塑料袋重量超過8公斤（來源：BBC）
對此，作為該論文通訊作者之一，佐治亞大學（ UGA）工程學副教授詹娜·詹貝克（Jenna Jambeck）表示：“大多數(shù)塑料無法生物降解，所以，人類丟棄的塑料垃圾可能會成百上千年地伴隨人類。”
聯(lián)合國數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內的海洋垃圾中有70%到90%是塑料制品。凡是人類涉足過的地方，連北極、珠穆拉瑪發(fā)等極地，也存在塑料垃圾，甚至除了生物乃至人類體內也有微塑料成分。
塑料垃圾會對地球生態(tài)影響的嚴重性不言而喻。因此，如何將塑料垃圾變廢為寶，是當下科研的焦點。
（來源：Pixabay）
傳統(tǒng)的塑料回收大多采用高溫加熱處理，這種方式大多為降級回收。其過程不僅會產生復雜的混合產物，而且產出的再生材料質量也會大不如前。就算產出再生材料，其質量相比原生塑料也會很低。
針對這些問題，利用化學回收的方式就提供了另一種途徑。2021年8月17日，清華大學化學系教授段昊泓與其團隊在Nature 子刊 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為《聚對苯二甲酸乙二醇酯的電催化升級再造生產商品化學品和H2燃料》（Electrocatalytic upcycling of polyethylene terephthalate to commodity chemicals and H2 fuel）的論文。
圖｜相關論文（來源：Nature Communications）
聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是我們生活中常見的塑料制品原料，其常用于飲料瓶、食品包裝盒等制造中。
研究論文指出，通過鎳基和鈷基催化劑可以使PET塑料更易分解，并且，使用這種催化劑可以將塑料化為更有價值的化學材料或氫燃料，為高效升級和回收提供了新的選擇性。
在本次研究中，研究團隊成功將2斤廢棄塑料通過電解和產物分離轉化為固體化學物質（二甲酸鉀）。而對于這次實驗的經濟評估大約為1噸塑料廢品可產出350美元的凈收入。
研究團隊表示：“我們希望通過催化的方式將廢棄的PET材質制備成更具價值的化學材料。”
圖｜設計概念：a、PET回收的常規(guī)路線；b、電催化PET向上循環(huán)至商品化學品和H2燃料；c、不同電流密度下電催化路線的技術經濟分析（TEA）（來源：Nature Communications）
段昊泓表示，“目前，處理塑料回收所產生的經濟可行性依然是該研究最大的瓶頸。相比降級回收，利用廢棄塑料進行升級改造是處理塑料垃圾的一條新路徑。未來，通過催化反應或將廢棄塑料當作一種可利用的碳基資源，這種更具附加值的產物，或許在未來可以帶來高額的補償成本。”
不過，對于如何提高塑料廢品催化反應和整體工藝方面，仍有許多挑戰(zhàn)需要克服。正如段昊泓所說，任何一項科學技術從研發(fā)到實現(xiàn)工業(yè)化都有一個漫長的過程。
關于下一步的研究，段昊泓表示，“我們下一步將開發(fā)更高效的反應器用于規(guī)模化的PET升級回收，開展低成本的塑料單體回收工藝。同時挑戰(zhàn)更有難度的聚乙烯等塑料的催化轉化。”
