可回收化学-酶级联水解技术实现混纺织物的高效降解与闭环回收

针对聚酯/棉混纺织物回收难题，山东大学团队开发了基于对甲苯磺酸(TsOH)催化的水热处理与PET水解酶(LCC-A2)的级联降解体系。0.5% TsOH在150℃下6小时实现棉纤维70%微晶纤维素(MCC)转化率，PET酶解获得149.6 gTPAeq. L–1h?1 genzyme–1的时空产率，为纺织废料工业化闭环回收提供新路径。

　　

随着全球纺织品消费量激增至1.24亿吨/年，聚酯(PET)/棉混纺织物占比超40%，其复杂组分导致传统回收方法效率低下，全球纤维回收率长期低于8.5%。现有技术面临强酸腐蚀、高温碳化、酶解效率低等瓶颈，特别是PET纤维30-40%的结晶度显著抑制水解酶活性。山东大学研究团队在《Bioresource Technology》发表的研究，创新性地将对甲苯磺酸(TsOH)催化与PET水解酶(LCC-A2)联用，构建了可循环的化学-酶级联降解体系。

关键技术包括：1)采用0.05-1%梯度浓度TsOH水热催化棉纤维(110-150℃)；2)通过SEM和XRD分析微晶纤维素(MCC)形貌与结晶度；3)使用平行生物反应器评估LCC-A2对分离PET纤维的降解效率；4)超交联树脂回收98.23%的TsOH。

【水热催化棉纤维降解】
0.5% TsOH在150℃处理6小时可完全分解棉纤维，MCC转化率达70%以上。低温结晶法回收的TsOH重复使用5次后活性保持90%，显著优于传统硫酸法。所得MCC直径50-100μm，结晶指数从63.5%提升至72.3%，符合药用辅料标准。

【PET酶解动力学优化】
经TsOH预处理的PET纤维结晶度降至18.7%，LCC-A2在pH8.0、50℃条件下实现149.6 g_TPAeq. L^–1h^?1 g_enzyme^–1的时空产率，较未处理样品提升4.3倍。值得注意的是，酶解产物仅为对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)，未检测到单(2-羟乙基)对苯二甲酸酯(MHET)中间体。

【混纺比例适应性验证】
针对80:20、65:35、40:60三种比例的混纺织物，该体系均实现棉组分完全降解与PET组分回收率>95%。经济分析显示，每吨废料处理成本较离子液体法降低62%，且无有毒废弃物产生。

该研究首次证实TsOH-LCC-A2级联体系可实现混纺织物的全组分回收：棉纤维转化为高值MCC，PET降解为可直接聚合的单体。相较于传统方法，其温和反应条件(≤150℃)、催化剂循环利用、无二次污染等优势，为纺织工业碳中和提供了关键技术支撑。特别是TsOH的结晶回收特性与LCC-A2的工业化应用潜力，使得该技术具备规模化推广的可行性。未来通过优化PET纤维预处理工艺与酶分子改造，有望将处理周期缩短至24小时内。