尽管聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是全球回收率最高的塑料之一,但实际能转化为高品质原料的比例仅约20%,大部分最终降级为纤维或填料,最终仍被废弃。针对这一行业痛点,韩国蔚山科学技术院(UNIST)能源与化学工程学院的郑基(Jungki Ryu)和吴泰勋(Tae Hoon Oh)教授团队,开发了一种新型化学回收工艺,不仅能在温和条件下将PET还原为原始高品质形态,还能同步产出高价值化学品与清洁氢气。
该研究的核心在于一种多功能催化剂,它使PET的解聚反应温度降至仅100摄氏度,远低于传统工艺所需的200摄氏度以上。实验过程将粉碎的PET与水、溶剂(二甲基亚砜)及催化剂混合加热,塑料随即分解为对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)。其中,TPA是生产PET的高品质原料,而EG则是重要的化工基础原料。相关成果已发表于国际权威期刊《绿色化学》。
该技术的显著优势在于其流程的简洁性与资源的高效利用。经过简单过滤即可回收高纯度TPA,同时副产高价值的甲酸(FA)。更令人瞩目的是,该催化剂在PET分解过程中充当电子库,能够储存电子,进而通过低电压电解或燃料电池高效转化为氢气。实验数据显示,氢气生成电压仅为1.2伏,比常规水电解低25%,燃料电池系统输出功率达每平方厘米12.5毫瓦,实现了能源回收的集成化解决方案。
从经济角度看,该工艺极具竞争力。分析显示,回收TPA的最低售价预计仅为每公斤0.81美元,比传统化学回收方法便宜46%,甚至低于源自原油的 virgin TPA。郑基教授表示,该工艺证明了在温和条件下低成本生产高品质再生PET和清洁氢气的可行性,不仅支持塑料循环经济,也为氢能生产提供了可持续路径。
对于中国而言,随着“双碳”目标的深入,塑料化学回收与氢能产业的融合已成为关键趋势。韩国这项技术突破展示了“以废治废、变废为能”的潜力,特别是其低温低压特性,对降低中国现有化工园区的能耗压力具有极高的参考价值,未来可重点关注此类多功能催化剂在规模化应用中的成本控制与工程化落地。
