中新網上海8月18日電 (記者 陳靜)記者18日獲悉，中、德、美三國學者攜手成功開發(fā)出全球首創(chuàng)的室溫催化轉化技術。該技術首次實現(xiàn)了在常溫常壓條件下，將聚氯乙烯(PVC)和聚烯烴(PE、PP)等難降解混合塑料廢棄物一步高效轉化為高附加值燃油，轉化效率超過95%。

據(jù)悉，這一創(chuàng)新不僅攻克了含氯塑料回收的世界性難題，也為全球塑料污染治理提供了全新的解決方案。華東師范大學化學與分子工程學院全重實驗室張偉研究員團隊攜手德國慕尼黑工業(yè)大學學者約翰內斯·勒徹爾(Johannes A. Lercher)、美國太平洋西北國家實驗室末順 李(Mal-Soon Lee)教授獲得的突破性研究成果在最新一期國際知名期刊《科學》(Science)上發(fā)表。華東師范大學為該研究的第一完成單位，張偉研究員為第一作者兼通訊作者。

塑料已成為現(xiàn)代社會發(fā)展的一種重要基礎材料。自20世紀50年代工業(yè)化生產以來，憑借輕質、耐用和成本優(yōu)勢，塑料被廣泛應用于包裝、建材、電子、醫(yī)療及航空航天等領域。隨著全球需求持續(xù)增長，塑料產量快速攀升，累計產量已突破100億噸，其中約80%最終成為垃圾，造成資源浪費并引發(fā)嚴重環(huán)境問題。

據(jù)悉，目前國內廢塑料存量突破10億噸，年新增量逾6000萬噸。從組分構成看，聚烯烴(PE、PP)占比50%，聚氯乙烯(PVC)占10%。這兩大類塑料占比達六成，具有巨大的回收利用潛力。然而，當前塑料的處理方式仍以填埋和焚燒為主，環(huán)境風險明顯：填埋占用土地，并可能導致微塑料污染土壤和水體；焚燒能耗高、附加值低且碳排放大。尤其是PVC，在焚燒過程中易生成二噁英等有毒物質，對生態(tài)和人體健康構成嚴重威脅。

塑料“升級回收”技術應運而生。該技術通過化學轉化突破了傳統(tǒng)回收的局限，不僅能夠將廢塑料轉化為高附加值產品，為循環(huán)經濟提供最具潛力的解決方案，還在緩解資源壓力的同時，為塑料廢棄物“變廢為寶”開辟了新篇章。

目前，含PVC的混合廢塑料化學回收，仍面臨重大技術挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的“脫氯—裂解”兩步法通常先用脫氯劑去除氯元素，再通過高溫裂解生成燃料或化學品。但該工藝存在能耗高、成本大、脫氯不徹底導致催化劑中毒以及殘余氯超標等問題，嚴重限制了PVC廢塑料在“雙碳”目標下的高效資源化利用。

針對這一難題，張偉團隊從石油煉制工藝中獲得關鍵啟示，創(chuàng)新性地提出了塑料低溫催化轉化的新策略。傳統(tǒng)石油加工包含兩個核心步驟：高溫催化裂化將重質油轉化為輕質組分以及低溫烷基化反應提升油品質量。研究團隊巧妙地將這兩個工藝原理融合，首次提出“塑料催化裂解—烷基化耦合反應”的全新概念，并開發(fā)出一步法轉化技術。

這項突破性技術實現(xiàn)了三大創(chuàng)新：一是反應條件革新，在常溫下即可完成轉化，能耗降低70%以上；二是工藝集成創(chuàng)新，將脫氯、裂解和烷基化三步反應整合為單一過程；三是資源協(xié)同利用，創(chuàng)造性地利用石化副產物作為反應介質，實現(xiàn)“以廢治廢”，實現(xiàn)廢塑料資源的高效增值利用。

實驗數(shù)據(jù)顯示，該技術可將混合廢塑料一步轉化為高標號汽油，碳原子利用率超過95%。這種“分子煉油”技術不僅大幅提升了塑料回收的經濟性，也建立了完整的資源循環(huán)利用鏈條，為全球塑料污染治理提供了切實可行的解決方案。

在采訪中，記者了解到，在技術設計上，團隊選擇了一種名為離子液體的催化劑。該催化劑不僅價格低廉、活性高、腐蝕性低，而且操作安全可靠，已在企業(yè)的工業(yè)烷基化裝置中得到驗證。與傳統(tǒng)高溫裂解相比，新技術常溫即可運行，安全環(huán)保，無有毒副產物，能有效阻斷氯污染，轉化為回收的氯化氫，溶于水即可生成無毒鹽酸(人體胃酸的主要成分)，從而兼顧資源利用與環(huán)境安全。

在產業(yè)應用上，該技術與現(xiàn)有煉化工藝高度兼容，能耗低、設備簡便、轉化效率高，特別適合依托現(xiàn)有煉化設施推廣，能夠“一站式”處理混合塑料，使每噸廢塑料的價值從填埋或焚燒的負收益升為正收益，真正實現(xiàn)“變廢為寶”。

未來，張偉團隊將充分發(fā)揮科研平臺優(yōu)勢，推動綠色催化技術產業(yè)化，通過與石化企業(yè)合作進行中試放大，實現(xiàn)商業(yè)化應用。同時，他們計劃利用人工智能開發(fā)更高效催化體系，深入揭示塑料轉化的原子級機理，并借助華東師大及國際合作平臺推動技術全球推廣，為碳中和政策提供科學支撐，真正實現(xiàn)從實驗室到產業(yè)的全鏈條創(chuàng)新，為能源與環(huán)境的全球挑戰(zhàn)貢獻方案。(完)