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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，清華大學官網報道了該?；は蹈苯淌谂Ｖ緩娬n題組在廢棄塑料催化循環(huán)領域取得的進展，為解決全球塑料污染問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)現了一類雙核鋅催化劑，借助“雙金屬位點”活性中心，將分子間親核反應轉變?yōu)榉肿觾扔H核反應，不僅促進聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料在環(huán)境條件下的解聚，而且在溫和條件下也可實現PET的高效化學循環(huán)。
塑料的大量使用造成了嚴峻的環(huán)境和能源問題，特別是年產量巨大的PET。目前，PET的化學循環(huán)需要在高溫、高壓或高濃度酸堿等苛刻條件下進行，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現PET的解聚，主要得益于酶催化的鄰近定位效應。這一反應機制在金屬水解酶上也得到充分體現，比如來自放射桿菌的有機磷降解酶(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加速有機磷水解。截至目前，沒有記錄表明OpdA或其他雙核金屬水解酶具有降解PET的活性，這可能是因為聚合物分子無法接觸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，將雙核位點充分暴露后，可能會催化PET降解。
基于上述猜想，該課題組發(fā)現了一種雙核鋅催化劑能在溫和條件甚至環(huán)境條件下實現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，打破了PET水解酶對高結晶度PET活性低的局限性。該催化劑可在真實海水環(huán)境中實現PET的持續(xù)降解，為環(huán)境修復提供了可能。
該雙核催化劑的結構穩(wěn)定性使其可在較寬的溫度和pH范圍內進行使用。與傳統(tǒng)PET堿性水解技術相比，在堿濃度稀釋到原來1/10的基礎上，催化劑的比活性提高了一個數量級。此外，該催化劑對廢棄塑料中各種添加劑和色素具有良好的耐受性，并對不同種類的聚酯塑料表現出普適性。
