近日，東京都立大學研究生院理學研究科野村琴廣教授的研究團隊，開發出了兩種高性能觸媒（氧化鈣觸媒和鈦觸媒），只需將聚酯、植物油與醇混合加熱，便能使聚酯完全分解爲原料。該成果有望推動化學回收的飛躍性隊形變換，爲利用高性能觸媒將塑膠廢棄物轉化爲附加價值化學品的研究增添活力。相關研究已發表於《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》的電子版上。
塑膠廢棄物大多作爲燃料被再利用，而作爲原料被再利用的化學回收比例則非常少。用於PET瓶和衣服等的聚酯是由羧酸和乙醇反應生成酯鍵的重複結構。只要完全切斷這種酯鍵，就能將其轉化爲原料，但傳統方法需要高溫和過量的酸、鹼等條件。
該研究團隊長期致力於開發由非食用植物油合成清潔劑、化妝品、聚合體原料等高附加值化學品（精緻化學品）的觸媒，此次發現了兩種高性能觸媒（氧化鈣觸媒和鈦觸媒），還證實了該觸媒對相同化學反應（酯交換反應）即聚酯的分解也有效，並能以接近100%的選擇率將其轉化爲原料。
聚合體的分解反應(化學回收)。（供圖:東京都立大學）
反應前（500毫克 聚乙烯醇，5.0毫升乙醇，1.0摩爾%鈦觸媒）
反應後（150度，6小時，得到幾乎透明的溶液※白色物爲攪拌子)
除去揮發物（乙醇）後的粗產物 (僅得到聚合體原料乙二醇和己二酸二乙酯)
兩種觸媒的特點都是能催化各種聚酯和乙醇的反應，特別是在探索植物油酯交換反應觸媒的程序中發現的鈦觸媒，其活性是氧化鈣觸媒的50～100倍以上，且在酯交換中可以使用各種酯類化合物、聚酯和乙醇，因此適用範圍廣泛。
氧化鈣容易入手且價格低廉，工業使用的實際成果也很豐富，能以近乎100%的選擇率將聚酯轉化爲原料。目前還沒有將植物油的酯交換觸媒直接用於聚酯分解的研究先例，所以該研究成果有望開發出廉價且低環境負荷的化工技術。此外，催化性能優異的鈦觸媒適用範圍廣，對聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）、聚己內酯（PCL）等各種聚酯的有效性也得到了應答。從植物油合成聚合物原料和各種精緻化學品，以及從塑膠廢棄物中合成高附加值化學品的升級再造也值得期待。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：ACS Sustainable Chemistry ＆ Engineering
論文：CaO Catalyzed Transesterification of Ethyl-10-undecenoate as a Model Reaction for Efficient Conversion of Plant Oils, and their Application to Depolymerization of Aliphatic Polyesters
DOI：10.1021/acssuschemeng.2c04287
論文：Transesterification of Methyl-10-Undecenoate and Poly(ethylene adipate) Catalyzed by (Cyclopentadienyl)Titanium Trichlorides as Model Chemical Conversions of Plant Oils and Acid-, Base-Free Chemical Recycling of Aliphatic Polyesters
DOI：10.1021/acssuschemeng.2c04877
