PET废弃物高效转化新策略：基于水相重整与催化加氢脱氧联产H2与BTX芳烃的集成工艺

为解决塑料污染与资源浪费问题，研究人员开发了PET废弃物水相重整(APR)耦合催化加氢脱氧(HDO)的集成工艺。采用Ru/ZnO催化剂在220°C温和条件下实现7.6 mol/kgPET的H2产率和74.6%高纯度对苯二甲酸(TPA)回收，并进一步转化TPA为选择性达99.8%的BTX芳烃。该研究为塑料循环经济提供了绿色解决方案。

　　

全球每年产生约8000万吨PET塑料废弃物，传统填埋和焚烧处理导致严重环境污染与资源浪费。虽然化学回收技术如热解和水解能转化PET为燃料或单体，但存在能耗高（>300°C）、副产物多等问题。韩国国立研究基金会支持的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表突破性成果，开发出低温集成工艺，通过水相重整(APR)和催化加氢脱氧(HDO)两步法，将PET高效转化为氢能和高价值芳烃。

研究采用Ru/ZnO双功能催化剂，通过XRD、TEM等技术确认了Ru纳米颗粒在ZnO载体上的高分散性。在220°C、5 bar H₂的温和条件下，首先通过APR过程将PET解聚为乙二醇(EG)并原位产氢，随后在双相体系中实现TPA向BTX（苯-甲苯-二甲苯）的转化。

催化剂表征
XRD分析显示ZnO载体在2θ=31.8°、34.45°和36.3°的特征峰，Ru颗粒因尺寸微小（<5nm）未出现明显衍射峰。TEM证实Ru均匀分散于ZnO表面，这种结构有利于C-C键断裂和脱氧反应。

APR性能
Ru/ZnO在220°C实现EG单元C-C键高效断裂，H₂产率达7.6 mol/kg_PET，较传统Pt催化剂提升52%。同步获得的TPA纯度达74.6%，远高于碱性水解法的50%回收率。

HDO过程
在相同Ru/ZnO催化剂作用下，TPA芳环加氢脱氧生成BTX的选择性达99.8%，反应时间仅需8小时。相比文献报道的Co/TiO₂催化剂（320°C/24h），本方案能耗降低31%。

该研究首创性地将APR与HDO工艺集成于同一催化体系，Ru/ZnO兼具水解PET、重整EG和脱氧TPA的三重功能。相比现有技术，该方案具有三大优势：（1）反应温度降低100°C以上；（2）避免强碱试剂使用，减少废水排放；（3）联产氢能和高附加值化学品。研究成果为塑料闭环管理提供了可规模化应用的技术路径，据测算每吨PET废弃物可产生17.8kg H₂和493kg BTX，兼具环境效益与经济价值。Vishnu Murali等作者特别指出，该工艺可直接处理未分拣的废矿泉水瓶，具有显著的工业化应用前景。