塑料污染是人類亟待解決的全球性環(huán)境危機(jī)，而在各類塑料中，工程塑料的降解回收更是困難重重。5月28日，華東師范大學(xué)姜雪峰和趙銀松研究團(tuán)隊在Nature Sustainability期刊上發(fā)表一項研究成果，提出了一種可見光/豐產(chǎn)銅催化的芳基脫砜氯代策略，在常溫常壓空氣兼容條件下，高效突破了聚砜塑料（PSFs）的升級回收。

姜雪峰告訴澎湃新聞記者，這應(yīng)當(dāng)是世界上首次實現(xiàn)工程塑料在低能耗、真實場景下的降解回收。讓高分子材料能夠重新回到有價值的單體，就能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)的循環(huán)，這對于可持續(xù)發(fā)展非常重要。

聚砜塑料的化學(xué)回收 受訪者供圖

破解工程塑料降解回收難題

隨著高分子塑料的功能不斷提升，它們現(xiàn)在越來越多地被應(yīng)用在生產(chǎn)生活的方方面面，甚至取代鋼鐵、玻璃等材料。但是在帶來諸多便利的同時，這些塑料使用完后怎么辦？除了焚燒、填埋之外，是否能夠?qū)崿F(xiàn)更高效更綠色的化學(xué)回收？一直以來，這都是一個前瞻性的世界難題。

譬如聚砜塑料（PSFs），其具有優(yōu)異的化學(xué)腐蝕耐受性、高溫高壓承載性（Tg高達(dá)230°C）、機(jī)械強(qiáng)度抵抗性（抗拉強(qiáng)度達(dá)110 MPa）等性能，媲美陶瓷或金屬材料，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于它們，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、汽車、航空、航天等領(lǐng)域。

據(jù)統(tǒng)計，全球PSFs年需求量達(dá)100000噸，且呈快速增長趨勢。由于PSFs聚合物主鏈剛性單元具有較高的鍵能，分子鏈內(nèi)/鏈間相互作用力強(qiáng)，以及復(fù)雜的分子鏈構(gòu)象，其化學(xué)回收極具挑戰(zhàn)。與此同時，真實PSFs材料通常還含有多種復(fù)合塑料（聚烯烴、聚酯等）和多種必須添加劑（色素、粘合劑、抗氧化劑等），導(dǎo)致降解回收十分復(fù)雜，迄今沒有任何方法。

而該項研究給出了一種極具應(yīng)用意義的“新解”?；诠獯呋栊枣I活化及塑料降解研究基礎(chǔ)，研究發(fā)展了一種可見光/豐產(chǎn)銅催化的芳基脫砜氯代策略，以廉價易得的氯化銅為光催化劑，氯化鈉/二氯甲烷為氯源，氧氣為綠色氧化劑。通過可見光誘導(dǎo)銅鹽配體發(fā)生金屬電荷轉(zhuǎn)移（LMCT），產(chǎn)生高活性氯自由基，精準(zhǔn)斷裂聚砜（PSFs）芳基C(sp2)–SO2鍵，并將其轉(zhuǎn)化為高附加值的二氯代雙芳基醚單體，收率高達(dá)85%。

該策略可降解回收四類二十種商用PSFs樹脂及真實塑料廢棄物（如醫(yī)用透析膜、機(jī)械外殼、高強(qiáng)奶瓶等），同時實現(xiàn)了克級規(guī)模升級降解回收。此外，該策略在混合塑料中展現(xiàn)出良好的PSFs特異性回收，可以突破傳統(tǒng)回收策略對原料純凈度的依賴。通過“精準(zhǔn)脫砜氯代—定向升級回收”的創(chuàng)新路徑，為廢棄聚砜復(fù)合材料的高效化學(xué)回收提供了嶄新的解決方案。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)的前提是科學(xué)循環(huán)

2011年回國以后，姜雪峰就一直致力于塑料降解回收的研究，此前也已在多種類型塑料的回收方式上實現(xiàn)技術(shù)突破。在他看來，前期的世界科學(xué)都在關(guān)心“創(chuàng)造”，而鮮有人在意廢棄后的問題。但隨著電池、塑料給生態(tài)和生活構(gòu)成越來越大的危險，科學(xué)應(yīng)當(dāng)關(guān)心可持續(xù)發(fā)展。他說：“如果只是創(chuàng)造而不能把它恢復(fù)原樣，那是不負(fù)責(zé)任的?！?/p>

在他的科研生涯中，早期的研究對象集中在活化模型上，針對理想化的模型通過一些極端條件實現(xiàn)降解回收。但隨著對塑料的結(jié)構(gòu)、層級、活化等認(rèn)知不斷加強(qiáng)，姜雪峰明白真正的研究價值在于那些真實的、廢舊的塑料。只有實現(xiàn)了低能耗的降解才具有真正的商業(yè)價值，不然所謂的科研只能是實驗室里的論文。

此次聚砜塑料降解回收的突破，正體現(xiàn)了三個關(guān)鍵詞：低能耗、真實、廢舊。在常溫常壓空氣兼容條件下就能柔和地實現(xiàn)降解，低能耗才有低成本，才有生產(chǎn)應(yīng)用的價值，并且回收所得的單品還能繼續(xù)用于制作復(fù)合材料。真實，則是將真實場景中的塑料產(chǎn)品作為對象，它一定是摻雜了發(fā)泡劑、粘合劑、穩(wěn)定劑等多種成分的混合物。廢舊，就是將垃圾場中塑料沾染的水、糖、色素、塵土等考慮在內(nèi)，而不是一個“理想狀態(tài)的白花花的成品”。

在真實廢舊塑料的降解回收上，姜雪峰所做的諸多研究都走在世界前沿。與此同時，相關(guān)的研究項目在海南也已有落地試點。姜雪峰表示，每個階段團(tuán)隊都在突破不同塑料的降解方式，希望最后能夠系統(tǒng)化、體系化地把人類面臨的各種各樣的塑料降解問題一一解決。

“人類創(chuàng)造出高分子是對社會幫助非常大的一件事，但是使用完了以后，我們不能讓它廢棄在這個世界上，而應(yīng)該讓它全生命周期地循環(huán)起來?！苯┓逭f，“人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要循環(huán)經(jīng)濟(jì)，而循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是要科學(xué)先循環(huán)起來?！?/p>