1959年，瑞典工程師古斯塔夫·圖林（Sten Gustaf Thulin）為減少砍伐維護(hù)森林生態(tài)環(huán)境，制作了一種輕便、耐用、成本低且能重復(fù)使用的袋子。自此，改變?nèi)蛏鷳B(tài)消費(fèi)的塑料袋就誕生了。
雖然塑料袋確實(shí)為人們的出行和購(gòu)物提供了很大便捷，不過(guò)，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(lèi)的同時(shí)，它卻給地球帶來(lái)了前所未有的“壓力”。
圖 | “冰山一角”National Geographic 2018年6月封面 （來(lái)源：National Geographic）
從飲料瓶到外賣(mài)餐盒，無(wú)論是辦公桌還是梳妝臺(tái)亦或者廚房里，塑料制品在人們生活里無(wú)處不見(jiàn)。當(dāng)然，有些塑料制品可重復(fù)使用，不過(guò)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(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志的一項(xiàng)研究，2015年全世界生產(chǎn)的塑料超過(guò)4億噸，其產(chǎn)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(guò)，按照這個(gè)速度發(fā)展至2050年，還沒(méi)等到塑料自然分解，地球上就將有130億噸塑料垃圾，藍(lán)色星球很有可能變成“塑料星球”。
由于塑料自然分解的過(guò)程非常漫長(zhǎng)，所以除了那些已被焚毀的塑料，上世紀(jì)50年所生產(chǎn)的全部塑料至今仍在我們身邊。
圖 | BBC曾報(bào)道，小領(lǐng)航鯨因誤吞80個(gè)塑料袋死亡，體內(nèi)塑料袋重量超過(guò)8公斤（來(lái)源：BBC）
對(duì)此，作為該論文通訊作者之一，佐治亞大學(xué)（ UGA）工程學(xué)副教授詹娜·詹貝克（Jenna Jambeck）表示：“大多數(shù)塑料無(wú)法生物降解，所以，人類(lèi)丟棄的塑料垃圾可能會(huì)成百上千年地伴隨人類(lèi)?！?/p>
聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)的海洋垃圾中有70%到90%是塑料制品。凡是人類(lèi)涉足過(guò)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(lèi)體內(nèi)也有微塑料成分。
塑料垃圾會(huì)對(duì)地球生態(tài)影響的嚴(yán)重性不言而喻。因此，如何將塑料垃圾變廢為寶，是當(dāng)下科研的焦點(diǎn)。
（來(lái)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(jí)回收。其過(guò)程不僅會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的混合產(chǎn)物，而且產(chǎn)出的再生材料質(zhì)量也會(huì)大不如前。就算產(chǎn)出再生材料，其質(zhì)量相比原生塑料也會(huì)很低。
針對(duì)這些問(wèn)題，利用化學(xué)回收的方式就提供了另一種途徑。2021年8月17日，清華大學(xué)化學(xué)系教授段昊泓與其團(tuán)隊(duì)在Nature 子刊 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為《聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的電催化升級(jí)再造生產(chǎn)商品化學(xué)品和H2燃料》（Electrocatalytic upcycling of polyethylene terephthalate to commodity chemicals and H2 fuel）的論文。
圖｜相關(guān)論文（來(lái)源：Nature Communications）
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）是我們生活中常見(jiàn)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(guò)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(jià)值的化學(xué)材料或氫燃料，為高效升級(jí)和回收提供了新的選擇性。
在本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)成功將2斤廢棄塑料通過(guò)電解和產(chǎn)物分離轉(zhuǎn)化為固體化學(xué)物質(zhì)（二甲酸鉀）。而對(duì)于這次實(shí)驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)評(píng)估大約為1噸塑料廢品可產(chǎn)出350美元的凈收入。
研究團(tuán)隊(duì)表示：“我們希望通過(guò)催化的方式將廢棄的PET材質(zhì)制備成更具價(jià)值的化學(xué)材料?！?br>
圖｜設(shè)計(jì)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(xué)品和H2燃料；c、不同電流密度下電催化路線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（TEA）（來(lái)源：Nature Communications）
段昊泓表示，“目前，處理塑料回收所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)可行性依然是該研究最大的瓶頸。相比降級(jí)回收，利用廢棄塑料進(jìn)行升級(jí)改造是處理塑料垃圾的一條新路徑。未來(lái)，通過(guò)催化反應(yīng)或?qū)U棄塑料當(dāng)作一種可利用的碳基資源，這種更具附加值的產(chǎn)物，或許在未來(lái)可以帶來(lái)高額的補(bǔ)償成本?！?/p>
不過(guò)，對(duì)于如何提高塑料廢品催化反應(yīng)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(shuō)，任何一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)從研發(fā)到實(shí)現(xiàn)工業(yè)化都有一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。
關(guān)于下一步的研究，段昊泓表示，“我們下一步將開(kāi)發(fā)更高效的反應(yīng)器用于規(guī)?；腜ET升級(jí)回收，開(kāi)展低成本的塑料單體回收工藝。同時(shí)挑戰(zhàn)更有難度的聚乙烯等塑料的催化轉(zhuǎn)化。”
