- 時(shí)間：2023-11-22
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- 來(lái)源：文匯報(bào)
塑料真是讓人歡喜讓人憂。一方面，至今還沒(méi)有哪一種材料能像塑料一樣輕便、堅(jiān)韌、廉價(jià)；另一方面，即使是偏遠(yuǎn)深海里的魚類體內(nèi)也已檢測(cè)出了微塑料。究其原因，就在于塑料難以被降解，一般自然條件和微生物都對(duì)它束手無(wú)策。
華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授姜雪峰團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)12年研究，提供了一種全新解決方案：用太陽(yáng)光催化來(lái)降解塑料。這種方法節(jié)能又環(huán)保，只要在室溫常壓下就可使塑料降解，降解后的反應(yīng)物可用于新的塑料生產(chǎn)。由此，塑料在全生命周期上就形成了“生產(chǎn)-應(yīng)用-升級(jí)降解-再生產(chǎn)”的閉環(huán)。在日前舉行的上海市高價(jià)值專利運(yùn)營(yíng)大賽上，這一“真實(shí)塑料升級(jí)降解循環(huán)利用”項(xiàng)目備受關(guān)注，并獲得市場(chǎng)追捧，入圍二十強(qiáng)。
催化劑來(lái)自海水，從高溫高壓到室溫常壓
“光解”塑料的方法是以鈾酰離子作為催化劑，以光照作為能量來(lái)源，對(duì)常見塑料垃圾進(jìn)行降解。作為催化劑的鈾酰離子來(lái)自海水中的鈾238。姜雪峰告訴記者，不同于放射性元素鈾235，鈾238沒(méi)有放射性，而且從海水中提取鈾的技術(shù)已在世界范圍廣泛應(yīng)用，不用擔(dān)心儲(chǔ)量問(wèn)題。
已有的塑料降解技術(shù)通常需要高溫高壓，這意味著需要消耗大量能源。姜雪峰團(tuán)隊(duì)以六水合硝酸鈾作為光敏劑，在常溫常壓下成功將9種常見塑料降解為苯甲酸和對(duì)苯二甲酸等化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原材料，其中還包括5種塑料的混合降解。姜雪峰解釋說(shuō)，鈾238對(duì)光的最大吸收波段是460納米，太陽(yáng)光屬于可見光，覆蓋400至800納米波段，因此可被鈾238吸收。
從硫研究中得到靈感，在真實(shí)世界中“過(guò)坎”
2011年起，姜雪峰就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行塑料降解鍵的活化模型研究。這是一個(gè)以硫研究見長(zhǎng)的團(tuán)隊(duì)，2019年元素周期表問(wèn)世150周年之際，姜雪峰被國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)評(píng)選為“硫元素代言人”。在研究硫的多價(jià)態(tài)精準(zhǔn)控制合成過(guò)程中，他想找一種綠色節(jié)能的方法來(lái)調(diào)節(jié)硫的氧化態(tài)，于是找到了鈾。
“鈾在整個(gè)氧化過(guò)程中的作用很獨(dú)特，既能切斷化學(xué)鍵，又不會(huì)完全切碎（增加碳排放），因此可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)降解?！苯┓逭f(shuō)。他們將其用在塑料上，果然可以實(shí)現(xiàn)塑料可控的氧化、切斷、降解。
不過(guò)這還只是理論上的可行，實(shí)際應(yīng)用中很難找到干燥、干凈的塑料。廢棄塑料大多帶有水漬、糖漬、色素、黏合劑等。為了能讓模型貼合實(shí)際應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了系統(tǒng)性探索，逐步建立起在低能耗下降解真實(shí)世界塑料的技術(shù)體系。通過(guò)這一技術(shù)，有水未干燥的塑料瓶、有色素的垃圾袋、雜亂混合的塑料都可直接進(jìn)行光降解，降解后的產(chǎn)物可繼續(xù)用于制造塑料，或制造醫(yī)藥中間體和香精香料。
拿最有底氣的專利試水，為“從0到10”探路
我國(guó)每年產(chǎn)生廢塑料超過(guò)6000萬(wàn)噸，累計(jì)廢塑料存量超10億噸，回收1噸廢塑料可減少1至3噸碳排放。海量且剛需的市場(chǎng)前景，讓“真實(shí)塑料升級(jí)降解循環(huán)利用”這一項(xiàng)目在主打“邊比賽邊運(yùn)營(yíng)”的上海市高價(jià)值專利運(yùn)營(yíng)大賽上備受關(guān)注。
如果說(shuō)技術(shù)如何用于真實(shí)世界是第一道坎，那么科學(xué)家如何運(yùn)營(yíng)公司則是第二道坎，這也是在近半年的參賽時(shí)間中，姜雪峰從評(píng)委們身上學(xué)到最多的?！俺晒D(zhuǎn)化最后一公里看似不長(zhǎng)，但要考慮的東西很多，如團(tuán)隊(duì)建設(shè)、資本運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)鏈、營(yíng)收比等，任何一個(gè)環(huán)節(jié)布局不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化失敗?！彼f(shuō)，半年來(lái)，評(píng)委們不僅傳授經(jīng)驗(yàn)、提供建議，還會(huì)從不同角度提出質(zhì)疑，這些都成為項(xiàng)目迭代的后續(xù)抓手。
用12年時(shí)間實(shí)現(xiàn)了塑料生命周期科學(xué)模型閉環(huán)后，姜雪峰團(tuán)隊(duì)正在打造塑料在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的閉環(huán)。目前該項(xiàng)目已完成中試，并在海南完成了裝置調(diào)試，在浙江舟山也有應(yīng)用項(xiàng)目落地。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)的新型連續(xù)流光反應(yīng)裝置，與管式操作相比，PET（滌綸樹脂）降解效率提高54800倍。
姜雪峰有100多個(gè)專利，光降解塑料是其中最有轉(zhuǎn)化“底氣”的專利之一。此次“從0到10”的探路，也是為后續(xù)系列專利轉(zhuǎn)化鋪路。（沈湫莎）