东京都立大学的野村孝宏(Kotohiro Nomura)教授研究团队开发出一种高效方法,能够利用醇类和一种廉价易得、地球储量丰富的铁催化剂,对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET瓶及纺织品废弃物进行选择性解聚。该方法为聚酯的选择性化学转化提供了新的可能性,这是实现循环经济的一项重要关键技术。

他们的论文《通过FeCl3-胺催化剂体系与醇进行选择性酯交换实现PET废瓶、纺织品废弃物的定量化学转化》已发表于ACS Sustainable Resource Management。
塑料废弃物一直是亟待解决的严重环境问题。然而,现状是大部分塑料被作为燃料再利用,材料再循环的比例仍然很低。
聚酯——特别是PET——是由羧酸和醇反应形成的重复“酯键”构成,已被广泛用于瓶子、纺织品、地毯、窗帘等日用塑料。PET瓶目前主要通过材料回收(收集、分类、再利用)进行再循环,但再生树脂的质量通常低于原生树脂。
因此,开发一种能够切断酯键并高效将其转化为化工原料的“化学回收”方法的重要性近年来日益凸显。然而,传统方法需要高温及大量酸和/或无机/有机碱。因此,人们一直期待一种简单、廉价且环境友好的方法。
该研究团队现已开发出一种简单、无需酸碱的方法,通过使用铁催化剂体系与醇进行解聚,实现对PET废瓶、纺织品废弃物的定量化学回收,专一性地生成相应的对苯二甲酸二酯 [对苯二甲酸二甲酯(DMT)、对苯二甲酸二乙酯(DET)、对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯(BHET)等],即使在放大规模条件下,产率也高达99.7%至99.9%。添加微量胺可在不影响选择性的前提下提高催化活性。
该催化剂体系由廉价且广泛可得的三氯化铁(FeCl3)与某种胺组成,在120–180ºC的温度下表现出优异的催化性能。
该方法还能从棉花和其他塑料的混合物中选择性解聚PET。这种对PET废弃物进行专一性化学回收的方法,为实现循环经济提供了一个有前景的解决方案。
这项研究是在日本科学技术振兴机构(JST)的CREST计划“降解与稳定性的精密材料科学”研究领域下,围绕“生物基先进聚合物的开发及其解聚与化学回收”研究主题进行的。


