上海有机所等在聚乙烯废塑料温和可控降解研究中取得进展

　　塑料作为三大材料之一，在我们日常生活中具有极其重要的作用。但是塑料使用后回收利用率很低，被弃置后难以降解，构成“白色垃圾”，成为目前世界各大城市面临的严峻问题。而聚乙烯是年产量最大的塑料产品（年产超过上亿顿），同时又是最惰性和稳定的高分子之一，相比较其它类型聚烯烃（如聚丙烯、聚苯乙烯），更加难以降解。目前绝大部分的废塑料，主要通过填埋和燃烧的方法处理：前者占用土地资源，且易造成地下水污染；后者增加大气碳排放，并会造成大气污染。

　　近日，中国科学院上海有机化学研究所黄正课题组和加州大学尔湾分校管治斌课题组合作，在聚乙烯废塑料降解研究中获得突破，相关成果于6月18日在线发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。利用交叉烷烃复分解催化策略，使用价廉量大的低碳烷烃作为反应试剂和溶剂（此类低碳烷烃在石油炼制中大量生成，不能作为燃油或天然气，使用价值非常有限），与聚乙烯发生重组反应，有效降低聚乙烯的分子量和长度。在反应体系中低碳烷烃过量存在，所以可多次参与与聚乙烯的重组反应，直至把分子量上万、甚至上百万的聚乙烯降解为清洁柴油。这种技术可以降解所有类型的聚乙烯：包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)等，并且催化剂可以兼容商业级别聚乙烯中各种添加剂，被证明可以适用于实际生活中各种聚乙烯废塑料，包括废塑料瓶、废塑料膜以及废塑料袋的降解。相比较传统高温裂解（pyrolysis）方法，黄正、管治斌等发展的方法具有反应条件温和、产物选择性高的优点。高温裂解方法往往需要超过400度反应温度，产生包括气、油、蜡、焦等非常复杂的产物；产物分子结构包括直链烷烃、支链烷烃、烯烃、芳烃等，产物利用价值低。而黄正、管治斌等发展的降解体系温度较低（150-200度），无论起始聚乙烯废塑料结构如何，均以产生直链烷烃为主，且可以通过催化剂结构调控或反应时间控制，选择性生成可作为柴油的C9－C22烷烃或者分子量分布窄的聚乙烯蜡（这些聚乙烯腊可作为添加剂在聚烯烃加工领域得到应用）。该催化体系为解决“白色垃圾”环境污染提供了一种可能的途径；另一方面“变废为宝”，促进碳资源循环利用。

　　目前该团队正在发展更高效、成本更低的聚乙烯降解催化剂，为聚烯烃降解中试反应做积极准备。该研究得到国家基金委、中组部青年千人计划、科技部和中科院上海有机所金属有机化学国家重点实验室的大力支持。另外黄正和管治斌作为中科院创新团队“烯烃和烷烃的转化与应用”成员受到中科院资助。