综述：回收烟蒂：生物精炼技术推动废弃物循环增值

（编辑推荐）本综述系统探讨了烟蒂（CBs）这一全球年产量超5万亿支的顽固污染物，通过生物精炼技术（如脱乙酰化、热解、酶解）转化为生物乙醇、纳米纤维素等高值产物的路径，揭示了其作为非传统生物质在循环经济中的潜力，同时指出立法缺口、技术壁垒和毒性处理（含尼古丁、PAHs、重金属）是工业化应用的主要挑战。

　　

烟蒂污染的全球挑战

每年约5万亿支烟蒂（CBs）被丢弃，总重超80万吨，其中95%的滤嘴由纤维素醋酸酯（CA）构成。这种材料难以降解，且吸附尼古丁、重金属（如Cd、Pb）和多环芳烃（PAHs）等有毒物质，对陆地和水生生态系统造成长期危害。亚洲和拉丁美洲海滩污染尤为严重，如印尼密度高达92个/m²
，而电子烟（含塑料和电池）的兴起带来了新的电子废弃物问题。

立法与回收现状

欧盟《塑料循环经济战略》将烟蒂列为海滩十大垃圾之一，意大利通过《环境法典》罚款治理，但64%的烟蒂仍被随意丢弃。荷兰拟禁止滤嘴，华盛顿州对乱扔烟蒂罚款1025美元。尽管有TerraCycle等企业将烟蒂熔融再造为塑料制品（如公园长椅），但全球回收率不足1%，多数最终填埋或焚烧。

化学特性与环境毒性

烟蒂滤嘴的CA需脱乙酰化（DS值影响降解效率）才能转化为可发酵纤维素。未处理烟蒂三年自然降解率仅30%，且会持续释放毒素：单支烟蒂浸出液尼古丁浓度超安全限值（2.4 μg/L），重金属（如Cu 12.93 μg/g）在降雨后释放量增加20%。残留烟草的烟蒂毒性更高，可导致水生生物死亡。

生物精炼技术路径

脱乙酰化预处理

化学法（NaOH水解）、物理法（超声辅助）和酶法（酯酶/PAE）可去除CA的乙酰基。脂酶固定化CA薄膜40天降解率达88%，而镍催化剂在700°C热解时生成75%合成气，副产物碳纳米管具工业价值。

高值转化案例

• 生物乙醇：脱乙酰后纤维素酶解发酵，产率媲美木质纤维素，但酶成本限制规模化。
• 热解产物：750°C热解油含43%三醋酸甘油酯（生物柴油添加剂），生物炭钙含量达32%。
• 超级电容材料：烟蒂衍生多孔碳比电容243 F/g，优于商业活性炭。
• 纳米纤维素：CA经碱处理电纺成10-100 nm纤维，用于乳化剂或复合材料。

挑战与未来方向

烟蒂成分复杂，脱毒和转化成本高昂（如超临界CO₂
净化）。目前技术成熟度（TRL）低，且公众对"烟蒂衍生品"接受度存疑。建议优先开发低成本脱乙酰工艺，并推动政策支持分类收集——正如法国Keenat用200°C热解法年处理数百万烟蒂的示范，证明循环经济可行性。

（注：全文数据及案例均引自原文实验，未扩展非文献内容）