客观日本

东京农工大学开发出镧络合物催化剂,无需添加剂即可将PET瓶分解为原料

2022年08月18日 能源环境

东京农工大学的平野雅文教授和该校研究生院硕士课程二年级的安倍亮汰与东京都立大学的野村琴广教授等人组成的研究团队,开发出了能将PET瓶分解成化合物原料的催化剂。此举不仅可以抑制品质劣化实现PET瓶的再生,减少废塑料,还能防止产生污染海洋的塑料微粒。今后计划与企业合作推进实用化。

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东京农工大学开发出了将市售PET瓶分解成原料的技术(供图:东京农工大学)

研究团队的目标是开发出一种催化剂,以便能将大量生产的塑料——聚酯分解成化合物原料。用于PET瓶的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)就是聚酯的一种。

首先,研究团队利用食品包装和农业资材等常用的聚酯“聚丁二酸丁二醇酯(PBS)”碎片测试了10多种催化剂的性能。其中,稀土元素镧(La)的络合物对PBS的分解效果最好。

研究团队利用甲醇和微量催化剂使PBS与镧的络合物在90℃温度下反应了4小时,结果将PBS分解成了两种化合物原料。研究认为,镧络合物是通过削弱聚酯中的碳与氧的键合,并吸引聚酯与其自身配位来促进反应的。

接下来,利用相同的络合物使PET在150℃下反应4小时,将其分解成了两种化合物原料。PET可以使用强碱性水溶液和大量添加剂进行分解,但这样做成本很高,而且对环境负荷也比较大。在此次的实验中,市售的PET瓶也可以被分解成了原料。

废弃的PET不容易燃烧,目前通常采用加热熔化的方式进行再生。但使用这种方法品质会劣化,很难反复用于PET瓶制造,一般会转用于服装等,最后才被废弃。

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PET瓶和含聚酯的服装废弃后,其中一部分会破碎变成5毫米以下的微塑料。这可能会导致被鱼类和海洋生物食用,或者通过海产品进入人体。微塑料含有有害添加物,还会吸附多氯联苯(PCB)等有害化学物质,因此对生物的影响令人担心。

如果能利用新技术将PET分解成原料,就可以再次制成高品质的PET瓶。这样就无需废弃PET,可以反复利用,还有助于节约作为聚酯原料的石油等化石资源。

今后计划与化学品制造商等合作推进技术的实用化,但还存在成本的问题。平野教授介绍说:“目前,用石油衍生的原料制造新的PET等成本更低”。因此,需要开发用催化剂分解聚酯时,可以生成耐热尼龙等高价化学品的反应。

日文:草盐拓郎,《日经产业新闻》,2022/8/10
中文:JST客观日本编辑部