廢舊塑料催化循環(huán)研究獲進(jìn)展
* 來(lái)源 : 中化新網(wǎng) * 發(fā)表時(shí)間 : 2023-5-19 8:00:00 * 瀏覽 : 1117
中化新網(wǎng)訊 廢舊塑料的催化循環(huán)可以有效減少其環(huán)境危害，降低塑料全生命周期的碳排放，提高碳資源綜合利用率。5月11日，清華大學(xué)官網(wǎng)報(bào)道了該?；は蹈苯淌谂Ｖ緩?qiáng)課題組在廢棄塑料催化循環(huán)領(lǐng)域取得的進(jìn)展，為解決全球塑料污染問(wèn)題提供了新思路和新方法。
該課題組基于仿生催化的策略發(fā)現(xiàn)了一類雙核鋅催化劑，借助“雙金屬位點(diǎn)”活性中心，將分子間親核反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿觾?nèi)親核反應(yīng)，不僅促進(jìn)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料在環(huán)境條件下的解聚，而且在溫和條件下也可實(shí)現(xiàn)PET的高效化學(xué)循環(huán)。
塑料的大量使用造成了嚴(yán)峻的環(huán)境和能源問(wèn)題，特別是年產(chǎn)量巨大的PET。目前，PET的化學(xué)循環(huán)需要在高溫、高壓或高濃度酸堿等苛刻條件下進(jìn)行，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的PET降解途徑充滿挑戰(zhàn)。PET水解酶可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)PET的解聚，主要得益于酶催化的鄰近定位效應(yīng)。這一反應(yīng)機(jī)制在金屬水解酶上也得到充分體現(xiàn)，比如來(lái)自放射桿菌的有機(jī)磷降解酶(OpdA)，其活性中心由兩種金屬離子組成，采用相同的鄰近定位效應(yīng)加速有機(jī)磷水解。截至目前，沒(méi)有記錄表明OpdA或其他雙核金屬水解酶具有降解PET的活性，這可能是因?yàn)榫酆衔锓肿訜o(wú)法接觸OpdA的活性中心。研究人員猜想，若將OpdA的非催化蛋白骨架去除，將雙核位點(diǎn)充分暴露后，可能會(huì)催化PET降解。
基于上述猜想，該課題組發(fā)現(xiàn)了一種雙核鋅催化劑能在溫和條件甚至環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)PET的降解。與PET水解酶相比，該催化劑具有穩(wěn)定性好、成本低、塑料適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，打破了PET水解酶對(duì)高結(jié)晶度PET活性低的局限性。該催化劑可在真實(shí)海水環(huán)境中實(shí)現(xiàn)PET的持續(xù)降解，為環(huán)境修復(fù)提供了可能。
該雙核催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性使其可在較寬的溫度和pH范圍內(nèi)進(jìn)行使用。與傳統(tǒng)PET堿性水解技術(shù)相比，在堿濃度稀釋到原來(lái)1/10的基礎(chǔ)上，催化劑的比活性提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，該催化劑對(duì)廢棄塑料中各種添加劑和色素具有良好的耐受性，并對(duì)不同種類的聚酯塑料表現(xiàn)出普適性。（中國(guó)化工報(bào) 百川）