化学解构耦合热解法升级回收金属化多层塑料膜：从军事包装废弃物到单细胞蛋白和燃料的绿色转化

为解决复杂多层金属化塑料膜难以回收的问题，研究人员创新性地开发了化学解构-热解-生物转化三级联技术。通过10 wt%氨水选择性解聚PET层（转化率近100%），微生物转化生成单细胞蛋白；残余PE层经热解转化为烃类燃料，铝层完整回收。该技术为军事MRE包装废弃物提供了闭环解决方案，显著提升热解产物质量（氧含量降低），兼具环境与经济效益。

　　

在军事野战口粮(MRE)包装领域，由聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和铝箔构成的多层复合膜因其卓越的阻隔性能被广泛应用。然而这类材料复杂的"三明治"结构——每层材料化学性质迥异，使得传统回收技术束手无策。据统计，仅2022年美国就产生750万吨塑料薄膜包装废弃物，其中约17.2%为PET复合层材料。当前处理方式要么是简单粗暴的焚烧填埋，要么是产生有毒物质的露天焚烧，不仅造成资源浪费，更对驻外军事基地环境构成严重威胁。更棘手的是，直接热解处理会导致PET层产生腐蚀性苯甲酸和大量CO₂，而混合机械回收又会造成材料性能断崖式下降。这种"回收悖论"使得多层塑料膜成为循环经济中最顽固的堡垒之一。

美国密歇根理工大学(Michigan Technological University)的研究团队独辟蹊径，提出"分层击破"策略。他们设计的三段式技术路线犹如精密的外科手术：先用化学"手术刀"精准剥离PET层，再用微生物"魔术师"将其转化为蛋白质，最后用热解"熔炉"处理残余组分。这种创新方法不仅实现了材料全组分回收，更巧妙地将战场废弃物转化为战地急需的蛋白质补给和燃料，堪称军事后勤保障的"炼金术"。

研究团队采用三项核心技术：首先通过10 wt%氨水溶液在120°C下进行选择性化学解构，利用PET的酯键对碱敏感特性实现层间分离；其次采用自然微生物群落对解构产物（含TPA、TPA-M等单体）进行生物转化；最后通过两级热解（450-600°C）处理残余PE/铝复合层。特别值得注意的是，所有实验材料均来自美军现役MRE包装，包括绿色和棕色两种多层膜样品。

化学解构环节展现出惊人的选择性：PET层转化率最高达100%，且铝元素零检出。核磁共振分析显示产物包含对苯二甲酸(TPA)、对苯二甲酸单酰胺(TPA-M)和对苯二酰胺等单体，这些物质在5 g/L浓度下即可被微生物高效利用。生物转化实验证实，混合菌群能以这些单体为唯一碳源，生成蛋白质含量达45%的单细胞蛋白，其氨基酸组成完全符合饲料标准。

热解实验结果更令人振奋：经化学预处理的多层膜热解产物中氧含量降低90%，主要生成C₁₀-C₂₈链烃。气相色谱-质谱联用分析显示，油相产物中烯烃占比达68%，且基本不含腐蚀性含氧化合物。铝层则以>99%纯度完整保留，可直接熔铸再生。与直接热解相比，该工艺使产品热值提升22%，同时将不可回收残渣量从80%降至1.5%。

这项研究突破了复杂塑料膜回收的三大技术瓶颈：通过氨水解构实现PET层清洁分离，利用生物转化提升产品附加值，借助分级热解确保能源回收效率。其创新价值不仅体现在工艺设计上，更开创了"军事包装-单细胞蛋白-战地燃料"的闭环保障新模式。特别对于偏远军事基地，该技术既能解决废弃物处置难题，又能就地生产高价值产品，实现"以废养战"的战略目标。虽然目前处理规模较小，但该技术路线同样适用于民用食品包装回收领域，为破解全球塑料污染困局提供了可复制的技术模板。正如研究者所言："当每个材料组分都能找到归宿时，废弃物就完成了向资源的华丽转身。"