基于热化学甲醇解的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）回收性研究：通过伪催化解聚实现

《Polymer Testing》：Thermochemical methanolysis-based recyclability of polyethylene terephthalate (PET) via pseudo-catalytic depolymerisation

PET废弃物的伪催化酯交换回收技术实现了1分钟内75.0% DMT和17.0% EG的高效分子回收，通过引入DMC优化溶剂比例至1:1。该技术68%的rPET转化率具有$4392/吨的经济价值，相比传统方法降低2吨CO2排放/吨rPET

　　随着全球对可持续发展的关注不断加深，塑料污染问题逐渐成为环境科学和工程领域的重要议题。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为最常见的热塑性聚酯之一，因其优良的物理化学性质被广泛应用于包装、汽车和纺织等行业。然而，PET的高产量和不可降解特性也带来了严峻的环境挑战。据统计，全球每年PET的产量持续上升，占总塑料产量的约四分之一。目前，PET主要依赖化石资源进行生产，而大部分废弃PET则遵循线性、一次性使用模式，最终成为环境污染的主要来源之一。令人担忧的是，全球每分钟大约有100万个PET瓶被丢弃，这种趋势凸显了重新评估PET当前生产和处理方式可持续性的迫切需求。

为应对这一挑战，研究团队开发了一种无需催化剂的PET解聚技术，称为“伪催化酯交换”。该技术旨在通过资源回收和再利用，实现PET的可持续价值转化。与传统化学回收方法相比，这种技术具有显著优势，包括减少对催化剂的依赖、提高反应效率以及降低环境影响。研究显示，在400摄氏度下，仅需1分钟的反应时间，该方法即可实现高达75.0%的对苯二甲酸二甲酯（DMT）和17.0%的乙二醇（EG）的回收率。这一结果表明，该技术不仅能够快速分解PET，还能在短时间内获得较高的单体回收效率，为PET的绿色回收提供了新的思路。

为了进一步提升单体回收率，研究团队引入了另一种溶剂——二甲基碳酸酯（DMC），作为（共）溶剂使用。DMC具有较高的亲电性，能够促进PET的酯键断裂，从而提高解聚效率。实验结果显示，当甲醇与DMC的摩尔比为1:1时，DMT和EG的回收率达到了最佳状态，分别达到88.6%和25.2%。然而，当DMC的比例超过这一最佳值时，会导致乙醇酸酯（EC）的形成，从而降低EG的回收率。这表明，在优化甲醇与DMC的比例方面，找到合适的平衡点是提高PET回收效率的关键。

此外，研究还探讨了该技术的经济与环境效益。尽管伪催化酯交换的生产成本目前仍高于传统化石基PET的生产成本，但其在减少碳排放方面具有显著优势。每吨回收的PET可减少约2吨二氧化碳排放，这对于缓解全球气候变化问题具有重要意义。同时，该技术的高回收率和短反应时间也为工业应用提供了可行的路径，有助于推动循环经济的发展。

在实际应用中，PET的回收不仅需要高效的解聚技术，还需要考虑后续的再聚合过程。研究假设DMT和EG在0.5的摩尔比下形成双羟乙基对苯二甲酸酯（BHET），再通过聚缩合反应合成新的PET。基于此假设，研究计算了该过程的经济价值，得出每吨rPET的经济价值约为4392美元。尽管这一数值仍然高于传统PET的生产成本，但随着技术的不断优化和规模化生产，未来有望进一步降低成本，提高经济可行性。

研究还指出，当前PET回收技术面临的挑战之一是溶剂的高消耗量。为了提升该技术的经济性，未来的研究方向应包括减少溶剂使用量、提高溶剂的再利用率以及探索更高效的反应条件。例如，通过优化反应时间和温度，可以减少能耗，提高整体效率。此外，研究还强调了硅胶在反应过程中的作用，即通过增加反应物之间的接触频率，促进酯交换反应的进行。因此，硅胶的再利用也成为未来研究的一个重要方向。

从环境角度来看，PET的回收不仅有助于减少资源浪费，还能有效降低碳排放。通过回收PET，可以减少对化石资源的依赖，从而降低塑料生产过程中的环境负担。这一技术的推广和应用，将有助于推动塑料行业向更加环保的方向发展，同时也为消费者提供了一种更加可持续的消费选择。随着全球范围内对可持续材料的需求不断增长，以及政策法规对回收率的强制要求，rPET的市场前景十分广阔。

综上所述，伪催化酯交换技术为PET的可持续回收提供了一种创新的解决方案。该技术在高回收率、低能耗和减少环境影响方面表现出色，具有重要的应用价值。尽管当前的生产成本仍较高，但随着技术的进步和工艺的优化，未来有望实现更高的经济和环境效益。因此，这一技术不仅对塑料回收行业具有深远影响，也为实现全球可持续发展目标提供了有力支持。