客觀日本

東京農工大學開發出鑭錯合物觸媒,無需添加劑即可將PET瓶分解爲原料

2022年08月18日 能源環境

東京農工大學的平野雅文教授和該校研究生院碩士課程二年級的安倍亮汰與東京都立大學的野村琴廣教授等人組成的研究團隊,開發出了能將PET瓶分解成化合物原料的觸媒。此舉不僅可以抑制品質劣化實施PET瓶的再生,減量廢塑膠,還能防止產生污染海洋的塑膠微粒。今後計劃與企業合作推進實用化。

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東京農工大學開發出了將市售PET瓶分解成原料的技術(供圖:東京農工大學)

研究團隊的目標是開發出一種觸媒,以便能將量產的塑膠——聚酯分解成化合物原料。用於PET瓶的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)就是聚酯的一種。

首先,研究團隊利用食品包裝和農業資材等常用的聚酯「聚丁二酸丁二醇酯(PBS)」碎片測試了10多種觸媒的性能。其中,稀土元素鑭(La)的錯合物對PBS的分解效果最好。

研究團隊利用甲醇和微量觸媒使PBS與鑭的錯合物在90℃溫度下反應了4小時,結果將PBS分解成了兩種化合物原料。研究認爲,鑭錯合物是透過削弱聚酯中的碳與氧的鍵合,並吸引聚酯與其自身配位來促進反應的。

接下來,利用相同的錯合物使PET在150℃下反應4小時,將其分解成了兩種化合物原料。PET可以使用強鹼性水溶液和大量添加劑進行分解,但這樣做成本很高,而且對環境負荷也比較大。在此次的實驗中,市售的PET瓶也可以被分解成了原料。

廢棄的PET不容易燃燒,目前通常採用加熱熔化的方式進行再生。但使用這種方法品質會劣化,很難反多工於PET瓶製造,一般會轉用於服裝等,最後才被廢棄。

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PET瓶和含聚酯的服裝廢棄後,其中一部分會壓碎變成5毫米以下的微塑膠。這可能會導致被魚類和海洋生物食用,或者透過海產品進入人體。微塑膠含有有害添加物,還會吸附多氯聯苯(PCB)等有害化學物質,因此對生物的影響令人擔心。

如果能利用新技術將PET分解成原料,就可以再次製成高品質的PET瓶。這樣就無需廢棄PET,可以反複利用,還有助於節約作爲聚酯原料的石油等化石資源。

今後計劃與化學品製造商等合作推進技術的實用化,但還存在成本的問題。平野教授介紹說:「目前,用石油衍生的原料製造新的PET等成本更低」。因此,需要開發用觸媒分解聚酯時,可以生成耐熱耐綸等高價化學品的反應。

日文:草鹽拓郎,《日經產業新聞》,2022/8/10
中文:JST客觀日本編輯部