《Chem. Soc. Rev.》：废弃塑料转化为高价值化学品的进展

Kai Zheng,⁺ Yang Wu,⁺ Zexun Hu, Shumin Wang, Xingchen Jiao,^* Juncheng Zhu, Yongfu Sun^* and Yi Xie^*

“塑料”由于其成本低、重量轻、耐用、可加工和巨大的化学多样性，已广泛应用于各行各业。到目前为止，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）在内的多种聚合物已被用于制造商业塑料。由于日常生活中对塑料的巨大需求，它们的全球产量在过去几十年中不断呈指数级增长。在1960年代，仅消耗了1500万吨塑料，而2014年生产了大约3.11亿吨塑料，预计到2050年将需要超过5亿吨塑料。然而，伴随着塑料产量的快速增长，每年也产生大量的固体废物。据预测，从2016年到2030年，全球塑料垃圾的数量将从每年260公吨增加到460公吨。更糟糕的是，这些塑料垃圾中只有大约9%被回收，其中12%通过焚烧处理，79%被丢弃在垃圾填埋场、海洋或大自然中。由于这些塑料废物的超稳定性，它们很难自然降解。因此，据估计，到2050年全球将积累约12000公吨塑料垃圾。这些废弃的塑料垃圾将对我们的生活造成巨大的损害，因为它们会导致水源污染、耕地破坏，甚至更令人惊讶的是，一项最新研究报告称，在人类粪便中检测到多种微塑料。鉴于以上这些原因，人们迫切需要寻求更多策略来回收这些废弃塑料。

迄今为止，已开发出各种各样的塑料转化的策略，这些策略各有优缺点。最近，关于废弃塑料的降解或回收利用的综述很多，其中它们大多数只是列举了将其转化为化学品的策略。然而，很少有人关注各种方法的内部转化机制。鉴于此，本篇综述我们将目前最新的塑料转化策略分为两类，即分别在剧烈条件和温和条件下进行的技术（图1），并及时总结了其相应的内在机理。我们总结出在高温高压等剧烈条件下的策略由于其出色的转换效率，更接近于实际应用；同时，常温常压等温和条件下的策略由于其环境友好性，在未来具有巨大的发展潜力。具体而言，我们综述了塑料在高温下通过连续两步法进行的热解；综述了双功能金属/酸催化剂在对塑料的加氢热解；综述了在相对较低的温度下通过利用溶剂辅助串联催化交叉烷烃复分解过程催化转化塑料；综述了一步法微波催化塑料转化制高附加值化学品。随后，我们概述了通过模拟自然环境条件下的两步法详细阐述了塑料的光催化作用；概述了在环境温度和压力下通过三步法电催化塑料转化；综述了常压常温下双功能酶系统对塑料的生物催化作用。最后，我们展望如何通过原位表征技术和理论分析对的现有的塑料回收技术的改进，我们希望这篇综述能够加深读者对目前最先进的塑料回收技术的理解，了解塑料回收的最新进展。

本文第一作者为中国科学技术大学郑凯博士和吴洋博士，通讯作者为中国科学技术大学谢毅院士、中国科学技术大学孙永福教授和江南大学焦星辰教授。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D2CS00688J

图1、 将塑料转化为有价值的化学品的策略分为两类。在剧烈条件下执行的策略：热解、加氢热解、溶剂解和微波催化；以及在温和条件下执行的策略：光催化、电催化和生物催化。