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4月27日，從北京大學(xué)傳出消息，該校化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁教授、王蒙副研究員課題組采用“碳循環(huán)”的轉(zhuǎn)化思路，通過兩步催化反應(yīng)將聚乳酸轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸甲酯(MMA)。該方法有望解決廢棄生物可降解塑料的高值化再利用難題。
采用包括聚乳酸在內(nèi)的生物可降解塑料是解決塑料污染的一種可行性方案。然而，廢棄聚乳酸在實(shí)際環(huán)境中的降解速度非常緩慢，并且最終以二氧化碳的形式釋放，造成了碳資源的浪費(fèi)。因此，將此類廢棄的生物可降解塑料轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品是實(shí)現(xiàn)碳資源循環(huán)利用的重要途徑。
據(jù)馬丁介紹，研究團(tuán)隊(duì)在第一步反應(yīng)中采用立方相碳化鉬催化劑及甲醇，在無外加氫氣、220℃的反應(yīng)條件下，通過醇解和加氫脫氧過程實(shí)現(xiàn)聚乳酸廢塑料高效制備丙酸甲酯，丙酸甲酯的收率達(dá)到98%。隨后，他們進(jìn)一步采用銫—鑭/二氧化硅復(fù)合催化劑，實(shí)現(xiàn)丙酸甲酯和甲醛向甲基丙烯酸甲酯的高效轉(zhuǎn)化，在380℃條件下，丙酸甲酯轉(zhuǎn)化率超過80%，甲基丙烯酸甲酯選擇性超過90%。
此外，研究團(tuán)隊(duì)使用商業(yè)聚乳酸吸管評估了聚乳酸兩步法轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸甲酯的效率。研究表明，6克聚乳酸吸管經(jīng)過兩步催化轉(zhuǎn)化可獲得2.5克甲基丙烯酸甲酯和2.1克丙酸甲酯。值得注意的是，整個(gè)反應(yīng)過程中無需外加氫氣，降低了能耗。
馬丁介紹說，將廢棄的生物可降解塑料轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品應(yīng)遵循三個(gè)準(zhǔn)則：一是盡可能在相對溫和的反應(yīng)條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化;二是聚酯類塑料中的含氧基團(tuán)都是在單體合成過程中艱難地引入，在轉(zhuǎn)化過程中要盡可能地保留聚酯塑料碳骨架中的含氧基團(tuán);三是要盡量少使用氫氣，特別是高壓氫氣。最后兩個(gè)準(zhǔn)則相互關(guān)聯(lián)，因?yàn)楹趸鶊F(tuán)的脫除一般都需要?dú)錃獾膮⑴c。而滿足這三個(gè)準(zhǔn)則對聚酯類塑料分子的綠色和可持續(xù)發(fā)展的轉(zhuǎn)化過程具有重要意義。
馬丁表示，下一步，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)發(fā)展更多的廢塑料轉(zhuǎn)化路線，同時(shí)研究廢塑料所含添加劑對轉(zhuǎn)化過程的影響等。另外，研究團(tuán)隊(duì)要加強(qiáng)與企業(yè)合作，推進(jìn)有前景的轉(zhuǎn)化路線及早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
