“白色垃圾”变身清洁柴油

本报讯　(记者许琦敏)千年难降解的废塑料，今后可能成为生产柴油的宝贵原料。最近，中科院上海有机化学研究所黄正研究员课题组找到了一种催化方法，能够将废塑料降解成清洁柴油。

更有意思的是，用来帮助降解废塑料的，则是石油炼制中会大量生成，但应用价值较低，又不适用于运输系统燃料的一些低碳烷烃。通过一个温和的化学反应，就能让聚乙烯废塑料和这些低碳烷烃主要变成有用的燃油，这篇论文今天凌晨在《科学-科学进展》网站上线，而在此之前，就有企业闻风前来寻求合作。

塑料瓶、塑料膜、塑料袋……作为现代三大高分子材料之一，塑料的身影可以说无处不在，可它使用后回收利用率很低，废弃之后又是千年难降解，构成了威胁环境的世界级难题———目前废塑料主要靠填埋和燃烧的方式处理，前者占用土地资源、污染地下水，后者则会造成大气污染。

在塑料产品中，聚乙烯年产量最大，每年产量超过亿吨，同时又是最稳定、惰性的高分子之一，相对于聚丙烯、聚苯乙烯等塑料产品，更难降解。2012年2月，从事烷烃研究的黄正以“青年千人”身份从美国来到有机所，所长丁奎岭建议他尝试降解聚乙烯这个“顽固分子”。

“在有机化学领域，有一种著名的‘交换舞伴’的催化策略，我们把它借用了过来。”黄正告诉记者，聚乙烯其实是由成千上万个乙烯分子聚合而成的，当它们在“交换舞伴”的催化剂作用下，就会分成两个组份，分别与低碳烷烃的组分拉起手，形成新的两个分子——这样一来，聚乙烯分子就有可能变小。催化剂继续作用，聚乙烯分子还会不断与低碳烷烃拉手、拆分，直到其中大部分变成9至22个碳的柴油分子。

其实，这种催化剂之前已经被用来将低碳烷烃和低碳烷烃重组。黄正说，把“舞伴”换成聚乙烯，催化剂就成了降解废塑料的大功臣。“这项技术使用的低碳烷烃在石油工业中应用价值相对柴油、汽油要低很多。”他介绍，这类烷烃在石油炼制中大量产生，既不能作为天然气，又不能用作运输系统燃油，使用价值非常有限，“可它与聚乙烯‘拉手’后，不仅降解了聚乙烯，它自己也变成了柴油分子的一部分。”根据实验结果，0.3克聚乙烯废塑料瓶经过该方法降解之后，可以变成主要产物是柴油的1.8克油状物。

通过与美国加州大学尔湾分校管治斌课题组合作，黄正还使这个“交换舞伴”的过程变得更加绿色:降解反应温度只需150℃至200℃，通过控制催化剂结构或反应时间，科学家还可以选择最后生成柴油或聚乙烯蜡。而现有的高温裂解方法则需要超过400℃，产物也纷繁杂乱，难以利用。该催化体系一方面为解决“白色垃圾”环境污染提供了一种可能的途径，另一方面也“变废为宝”，促进了碳资源循环利用。

黄正强调，这项聚乙烯废塑料降解技术离工业化应用还有很长的一段路要走。目前，他们正在发展更高效、成本更低的聚乙烯降解催化剂，尽快将该反应从实验室推向中试。