林龍飛, 梅清清|《科學通報》“廢棄塑料轉化利用”專題編者按

塑料因其輕質、耐用、成本低等優勢, 在現代社會中被廣泛應用, 成為支撐經濟發展的關鍵材料. 然而, 其廢棄物難以降解, 已對生態環境和人類健康構成威脅. 據統計, 全球塑料廢棄物累積量已超過60億噸, 回收利用率不足10%. 若不采取有效處理措施, 至2050年, 全球環境中塑料廢棄物或將突破120億噸.

我國是塑料消費和廢棄量最大的國家, 現存廢棄塑料約10億噸, 每年新增超過5000萬噸. 在塑料仍不可替代的背景下, 禁塑并非可行方案, 推動廢棄塑料資源化、高值化利用已成為國際共識. 對我國而言, 這不僅是緩解環境壓力的重要路徑, 也具備顯著的經濟與戰略意義.《科學通報》聚焦提升廢棄塑料資源化率, 組織出版了“廢棄塑料轉化利用”專題, 共收錄9篇文章[1].

謝冰及其團隊[2]深入研究并總結了可降解塑料在環境降解及其影響方面的最新進展, 重點關注了不同聚合物組分在受非生物和生物因素影響下的降解特性. 該研究明確了可降解塑料的定義與分類, 系統歸納了這些材料在好氧堆肥和厭氧消化條件下的降解行為, 并進一步探討了可降解塑料殘留物的環境影響機制. 此項工作為推動可降解塑料的應用提供了重要的理論基礎和實踐指導.

羅虎和王慧等人[3]系統回顧了聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)廢棄物的化學回收方法, 包括熱解、水解、醇解、氫解、光/電催化與微波強化等路徑. 文章重點介紹了反應機理與產物選擇性調控策略, 分析了不同方法的適用性及其面臨的技術瓶頸. 文章不僅梳理了PET回收技術的研究脈絡, 也為工業化過程的優化提供了理論依據, 具有推動塑料循環利用與高值化轉化的重要意義.

謝銀君等人[4]聚焦于聚酯類廢棄物的催化氫解回收路徑, 強調其在原子經濟性與產物多樣性方面的優勢. 文章以PET為代表, 系統分析了C–O鍵的活化機制及其與催化劑結構、反應條件之間的關系, 總結了回收過程中關鍵難點與發展瓶頸. 該文對理解催化氫解機理和開發高效回收體系具有重要參考價值, 為聚酯資源化利用提供了新的思路.

黃壘等人[5]圍繞聚烯烴塑料的化學氧化升級回收展開, 重點討論了熱催化、光催化、光熱催化與電催化等技術路徑在溫和條件下實現高附加值產物生成的可能性. 文章分析了各類催化體系的反應特點、機理認識及技術路徑, 指出當前研究所面臨的挑戰與待突破的關鍵問題, 有助于深化對聚烯烴化學氧化轉化機制的理解, 推動其在碳資源循環與污染治理中的應用拓展.

許振等人[6]基于當前塑料回收產業的現狀及相關政策, 著重總結了提升廢塑料高附加值利用的新興升級回收技術, 如熱催化、光催化、微波法、電催化以及生物酶催化等. 文章詳細探討了在國家政策的支持下, 這些回收技術展現出的先進性和技術經濟性優勢. 同時, 他們也剖析了每種技術面臨的瓶頸問題, 并展望了未來塑料回收技術的發展趨勢. 該研究對于推動塑料回收技術的進步及實現塑料的高值化轉化, 提供了重要的理論依據和實踐指導.

張士成及其團隊[7]系統回顧并分析了聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)廢棄物的生產情況及現有的回收技術, 梳理了傳統PET化學解聚技術的研究現狀, 以及PET解聚單體原位高值化的新實例. 文章深入探討了包括水解、甲醇解和糖酵解等在內的各種傳統PET解聚技術的最新進展, 創新性地總結并提出了關于PET解聚產物乙二醇捕獲和重整轉化的新思路. 此外, 文中還總結了當前PET解聚技術發展的關鍵瓶頸與挑戰, 并指出了通過開發多組合技術來推進PET解聚技術發展的未來方向. 這項工作為促進社會和經濟的可持續發展提供了新的視角和思考路徑.

王樹榮和蘇紅才等人[8]針對實際廢塑料混雜導致處置和回收困難的問題, 提出了一種聚酯-聚烯烴混合廢塑料的低溫水熱氧化解聚耦合催化重整技術. 此方法克服了傳統高溫熱化學轉化工藝能耗高、產品選擇性低的缺點. 研究為混合廢塑料的高效利用提供了可靠的實踐案例, 并為處理混雜廢塑料提供了重要的實踐指導, 有助于推動廢塑料資源化利用的發展.

李益團隊[9]針對廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)熱解技術的瓶頸, 設計了一種多功能NiMo雙金屬催化劑, 并在氫氣環境下進行高效催化熱解, 以生產富含對苯二甲酸(TPA)的高附加值芳香化合物. 研究系統評估了不同結構催化劑及其鎳成分對催化熱解反應的影響, 并揭示了NiMo催化劑在H2氣氛下催化PET熱解的機理. 該研究為廢PET塑料的綠色高效轉化提供了創新思路和技術支持, 具有重要的實踐意義和應用價值.

張帆團隊[10]開發了一種將廢棄聚烯烴塑料直接作為碳源選擇性轉化為芳烴的新策略, 為傳統石化路線提供了新的替代方案. 該研究設計并合成了一種b軸厚度可控的ZSM-5納米片催化劑, 能夠在較低溫度下高效催化高密度聚乙烯(HDPE)轉化為芳烴, 并深入解析了ZSM-5片狀分子篩b軸厚度對催化聚乙烯芳構化反應的影響機制. 該研究不僅提供了一種工業和經濟上可行的廢烯烴處理解決方案, 同時也對促進資源循環利用和環境保護具有重要意義.

在本專題出版之際, 我們期待與國內外同仁進一步深化交流并建立合作關系. 非常感謝《科學通報》對本次專題出版的鼎力支持! 同時, 向所有作者、評審人員及編輯組成員表示最誠摯的謝意!

林龍飛，中國科學院化學研究所，研究員，獲國家高層次青年人才項目、中科院百人計劃項目。長期從事碳資源高效轉化利用方面的研究。在廢棄碳資源轉化反應新路線方面，以及在應用中子非彈性散射和中子衍射、同步輻射X射線衍射、同步輻射X射線吸收、光譜學等尖端技術對動態和復雜的化學反應過程進行原位研究方面取得了重要創新性成果。

梅清清，浙江大學 “百人計劃”研究員，牛頓國際學者。聚焦生物質和廢塑料等有機固體廢棄物定向轉化與高值利用，致力于開發重要化學品綠色制備新路徑與精準催化體系。以高選擇性轉化為核心目標，圍繞廢棄物中關鍵化學鍵的識別與活化，開發原子經濟轉化新技術，在多介質固廢高效、高值、綠色轉化方面取得一系列原創性研究成果。

專題文章信息

1. 林龍飛, 梅清清. 廢棄塑料的降解和高值化利用. 科學通報, 2025, 70: 2809–2811

2. 張雨辰, 徐源, 謝冰. 可降解塑料的環境降解和影響研究進展. 科學通報2025, 70: 2812?2824

3. 戴瑞紅, 林航青, 詹佳慧, 叢容非, 羅虎, 魏雪梅, 夏林, 王慧. 廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯化學升級回收研究進展. 科學通報, 2025, 70: 2825?2837

4. 邊文格, 徐向超, 白培志, 謝銀君. 聚酯催化氫解研究進展. 科學通報, 2025, 70: 2838?2848

5. 陳國利, 黃壘. 化學氧化升級回收聚烯烴塑料研究進展及挑戰. 科學通報, 2025, 70: 2849?2861

6. 許振, 高通, 劉雪琪, 許建軍. 廢棄塑料的升級回收利用: 策略、現狀與前景. 科學通報, 2025, 70: 2862?2877

7. 劉佳銘, 歐陽雪兒, 張譯天, 羅剛, 梅清清, 張士成. 廢PET塑料化學解聚和升級再造的研究進展. 科學通報, 2025, 70: 2878?2891

8. 蘇紅才, 王樹榮. 聚酯-聚烯烴混合廢塑料低溫水熱轉化制氫聯產對苯二甲酸. 科學通報, 2025, 70: 2892?2903

9. 劉俊泓, 李益, 宋坤桐, 侯文霞, 鄭煦. NiMo雙金屬催化熱解廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯. 科學通報, 2025, 70: 2904?2913

10. 范怡怡, 陳文君, 劉躍, 徐可清, 張帆. 超薄b軸取向的ZSM-5分子篩催化聚烯烴制芳烴. 科學通報, 2025, 70: 2914?2923

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