第196次-- 科学与技术前沿论坛

论坛摘要

塑料（如聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚酰胺等）堪称人类历史上最具变革性的发明之一，深刻重塑了生产模式与生活方式，已成为不可或缺的关键基础材料。然而，自其诞生以来，产业发展长期聚焦于性能提升与成本优化，其全生命周期遵循典型的“原油—单体—塑料树脂—塑料制品—废弃塑料（最终焚烧或填埋）”线性模式。废弃塑料收集和治理挑战巨大，成为亟需解决的世界难题，受到全球学术界、企业界和政府的高度重视。在此背景下，2025年4月21日至22日在上海召开了以“塑料回收升级再造”为题的科学与技术前沿论坛，深入剖析塑料升级转化与再造进程中的核心挑战与发展趋势，凝练切实可行的解决方案，并明晰相关学科前沿方向与产业发展目标，为此领域的科学决策与技术创新提供坚实的科学支撑与智力支持。详情...

主题报告

高分子材料酶法循环技术的探索与思考
董维亮教授南京工业大学

全球已累计生产超 80 亿吨塑料，因难以降解约 80% 废弃后被焚烧、填埋或丢弃，造成严重的资源浪费与生态污染，甚至随着食物链富集危害人类健康。我国塑料产量占比超30%，为合理处置废塑料资源，国家发展和改革委员会和生态环境部印发了《“十四五” 塑料污染治理行动方案》，明确 “ 鼓励塑料废弃物同级化、高附加值利用 ”。我国废塑料再利用比例不足 30%，机械回收对废塑料品质要求高且降级利用，而化学回收工艺复杂、副产物多且产生二次污染。利用工业生物技术将 PET 塑料解聚成单体后再利用已被证实路线可行，但塑料品类繁多，实现塑料生物解聚仍有大量科学和技术瓶颈待突破。
涤纶全生命周期绿色循环利用
朱美芳中国科学院院士东华大学

我国是涤纶纺织品生产和消费大国，2024 年涤纶产量 6226 多万吨，但再生利用率不足 20%。在 “四个全面” 国家战略以及发展循环经济实现 “ 双碳 ” 目标的时代和需求背景下，废旧涤纶纺织品高值化循环利用成为当下迫切需求。本团队研发了含涤废旧纺织品回收乙二醇醇解和中性水解新途径，回收单体的纯度 99.9%，色度 L* 值为 99.7，回收单体再聚合制备的再生 PET 特性黏数为 0. 681 dL/g，色度 L* 值为 89.7、a* 值为 -1.3、b* 值为 -0.1，各项指标与原生 PET 切片相当。创新开发了 “ 乙二醇醇解 - 甲醇酯交换 ” 的化学回收 DMT 工艺技术及装备，DMT 纯度 99.9%。设计开发了兼具酯交换与缩聚催化活性的有机 - 无机杂化钛绿色催化体系，再生聚酯切片中钛用量低于 4ppm。通过新型醇解、中性水解、绿色催化再聚合产业化技术攻关，可进一步降低再生利用的成本并提升再生产品品质，为我国废旧纺织品再生利用率 2030 年实现 30% 的目标提供有力支撑。
二氧化碳基聚碳酸酯的化学循环
吕小兵教授大连理工大学

二氧化碳 (CO2 ) 与环氧烷烃交替共聚合成降解性聚碳酸酯，这一反应的发现已经超过半个世纪，但重要进展还是最近二十年的事，无论是选择性、活性、机理理解，还是区域与立体化学控制均取得很好进展，聚合效率可达 5~10 公斤产品 / 克催化剂。而且，CO2 基聚碳酸酯的产业化尝试与应用也取得进展。然而，其大规模化应用并没有出现，主要原因之一是受制于环氧烷烃相对昂贵，导致 CO2 基聚合物材料成本偏高，经济性偏低。若能将 CO2 基聚碳酸酯高效完全降解为环氧烷烃单体并实现多次化学循环使用，则可大幅降低该材料的使用成本。在本次报告中，作者将汇报该领域的主要进展，特别是基于并环环氧烷烃的 CO2 基聚碳酸酯的化学循环，探讨单体环大小对其可循环“ 解聚 - 聚合 ”性质的影响规律。重点汇报聚碳酸环己烯酯（类聚苯乙烯）的解聚催化剂的主要进展。
闭环循环塑料的机遇与挑战—以聚乙交硫酯和聚缩醛为例
陶友华研究员中国科学院长春应用化学研究所

实现高分子材料的可持续发展已成为全球面临的共同挑战。当前，该领域的研究重点是开发闭环回收高分子材料，使其性能可与现有商品塑料相媲美，而且在使用后能够高效转化为原单体，从而实现资源循环和同级使用。环状单体的开环聚合被视为合成闭环回收高分子的主流趋势。关键的科学问题在于，如何通过单体的化学设计解决单体成环与开环之间的矛盾，以及高分子材料解聚与性能之间的矛盾。我们高效合成了具有温和条件下近平衡热力学的六元乙交硫酯单体以及环状缩醛单体。两种单体可以以廉价易得的原料高效制备，且所得聚合物具有很好的结晶性，具有与聚烯烃媲美的物理化学性质。聚乙交硫酯和聚缩醛有望成为具有重大应用前景的闭环循环塑料。
聚烯烃升级回收与从头设计
陈昶乐教授中国科技大学

聚烯烃目前全球年产量高达 2.5 亿吨，占全部塑料的一半左右，全球平均每人每年使用量超过 30 公斤。聚烯烃凭借其低成本、巨大的年产量和出色的化学/物理性能，在现代社会的几乎所有方面都不可或缺。与此同时，它们对环境造成的负担已成为一个严重的问题。由于其固有的局限性，目前采用的回收策略，包括物理回收和热解，都无法应对这一迫在眉睫的挑战。因此，人们迫切需要更有效和创新的策略。首先，大量的聚烯烃被生产、使用和丢弃，在可预见的未来，这种情况将继续发生。在这一领域，国际前沿及关注的研究方向主要包括以下 4 个方面：（1）物理升级回收可以将消费后的聚烯烃转化为性能与原始树脂相当或更好的材料，这无疑有助于解决这个问题。（2）催化升级回收，可以在温和条件下以选择性的方式将聚烯烃废物转化为高价值产品，这也是非常需要的。通过这种方式，消费后的聚烯烃可以被视为有价值的资源 / 起始材料，而不是废物或污染。（3）从长远来看，能够重新设计整个聚烯烃系统的策略是令人着迷的，值得探索。通过更节能和更高效的途径生产聚烯烃，以及合成具有增强性能的聚烯烃，也有助于减少碳足迹。（4）此外，设计和低成本合成新型聚烯烃类材料，这些材料可降解和可回收，同时具有与传统聚烯烃相当的材料性能，可以为真正的可持续发展提供最终解决方案。

第196次：塑料回收升级再造