華東師大團(tuán)隊(duì)《科學(xué)》發(fā)文：開(kāi)發(fā)出室溫催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，可將塑料轉(zhuǎn)化為燃油

華東師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》發(fā)文，為“塑料變?nèi)加汀碧峁┬虏呗浴?/p>

華東師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》發(fā)文。 本文圖片均為“華東師范大學(xué)”微信公眾號(hào)

據(jù)“華東師范大學(xué)”微信公眾號(hào)消息，8月14日，華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院全重實(shí)驗(yàn)室張偉研究員團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》（Science）發(fā)表突破性研究成果。該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)際專(zhuān)家，成功開(kāi)發(fā)出全球首創(chuàng)的室溫催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。

該技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了在常溫常壓條件下，將聚氯乙烯（PVC）和聚烯烴等難降解混合塑料廢棄物一步高效轉(zhuǎn)化為高附加值燃油，轉(zhuǎn)化效率超過(guò)95%。這一創(chuàng)新不僅攻克了含氯塑料回收的世界性難題，也為全球塑料污染治理提供了全新的解決方案。華東師范大學(xué)為該研究的第一完成單位，張偉研究員為第一作者兼通訊作者。

華東師范大學(xué)介紹，塑料已成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料。隨著全球需求持續(xù)增長(zhǎng)，塑料產(chǎn)量快速攀升，累計(jì)產(chǎn)量已突破100億噸，其中約80%最終成為垃圾，造成資源浪費(fèi)并引發(fā)嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)作為全球最大的塑料生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)，廢塑料治理形勢(shì)嚴(yán)峻。目前國(guó)內(nèi)廢塑料存量突破10億噸，年新增量逾6000萬(wàn)噸。從組分構(gòu)成看，聚烯烴（PE、PP）占比50%，聚氯乙烯（PVC）占10%。這兩大類(lèi)可塑料占比達(dá)六成，具有巨大的回收利用潛力。

然而，當(dāng)前處理方式仍以填埋和焚燒為主，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)明顯。尤其是PVC，由于高氯特性，焚燒過(guò)程中易生成二噁英等有毒物質(zhì)，對(duì)生態(tài)和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。在此背景下，塑料“升級(jí)回收”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化突破了傳統(tǒng)回收的局限，能夠?qū)U塑料轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品。但含PVC的混合廢塑料化學(xué)回收，仍面臨重大技術(shù)挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一難題，張偉團(tuán)隊(duì)從石油煉制工藝中獲得關(guān)鍵啟示，創(chuàng)新性地提出了塑料低溫催化轉(zhuǎn)化的新策略。傳統(tǒng)石油加工包含兩個(gè)核心步驟：高溫催化裂化將重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)組分，以及低溫烷基化反應(yīng)提升油品質(zhì)量。研究團(tuán)隊(duì)巧妙地將這兩個(gè)工藝原理融合，首次提出“塑料催化裂解—烷基化耦合反應(yīng)”的全新概念，并開(kāi)發(fā)出一步法轉(zhuǎn)化技術(shù)。

PVC塑料垃圾在室溫下轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量油品

華東師范大學(xué)透露，這項(xiàng)突破性技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三大創(chuàng)新：一是反應(yīng)條件革新，在常溫下即可完成轉(zhuǎn)化，能耗降低70%以上；二是工藝集成創(chuàng)新，將脫氯、裂解和烷基化三步反應(yīng)整合為單一過(guò)程；三是資源協(xié)同利用，創(chuàng)造性地利用石化副產(chǎn)物作為反應(yīng)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”，實(shí)現(xiàn)廢塑料資源的高效增值利用。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)可將混合廢塑料一步轉(zhuǎn)化為高標(biāo)號(hào)汽油，碳原子利用率超過(guò)95%。這種“分子煉油”技術(shù)不僅大幅提升了塑料回收的經(jīng)濟(jì)性，也建立了完整的資源循環(huán)利用鏈條，為全球塑料污染治理提供了切實(shí)可行的解決方案。

新型催化新路徑將廢棄塑料低溫轉(zhuǎn)化成燃料

在技術(shù)設(shè)計(jì)上，團(tuán)隊(duì)高度關(guān)注工業(yè)化可行性，選擇了一種名為離子液體的催化劑。該催化劑不僅價(jià)格低廉、活性高、腐蝕性低，而且操作安全可靠，已在美國(guó)雪佛龍與中石油的工業(yè)烷基化裝置中得到驗(yàn)證。該技術(shù)利用離子液體可將混合廢塑料幾乎完全轉(zhuǎn)化為無(wú)氯的高品質(zhì)燃料。與傳統(tǒng)高溫裂解相比，新技術(shù)常溫即可運(yùn)行，安全環(huán)保，無(wú)有毒副產(chǎn)物，能有效阻斷氯污染，轉(zhuǎn)化為回收的氯化氫，溶于水即可生成無(wú)毒鹽酸（人體胃酸的主要成分），從而兼顧資源利用與環(huán)境安全。

在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上，該技術(shù)與現(xiàn)有煉化工藝高度兼容，能耗低、設(shè)備簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)化效率高，特別適合依托現(xiàn)有煉化設(shè)施推廣。

值得一提的是，早在2023年，張偉研究員以第一作者兼通訊作者身份在《Science》發(fā)表成果，但當(dāng)時(shí)僅實(shí)現(xiàn)了聚烯烴塑料的低溫轉(zhuǎn)化。此次最新研究在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步突破，不僅將更復(fù)雜的PVC廢塑料納入處理范圍，還將反應(yīng)溫度降至常溫，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超過(guò)60%廢塑料的綠色高效回收。