塑料真是讓人歡喜讓人憂。一方面，至今還沒有哪一種材料能像塑料一樣輕便、堅韌、廉價；另一方面，即使是偏遠深海里的魚類體內也已檢測出了微塑料。究其原因，就在于塑料難以被降解，一般自然條件和微生物都對它束手無策。
華東師范大學化學與分子工程學院教授姜雪峰團隊經過12年研究，提供了一種全新解決方案：用太陽光催化來降解塑料。這種方法節能又環保，只要在室溫常壓下就可使塑料降解，降解后的反應物可用于新的塑料生產。由此，塑料在全生命周期上就形成了“生產-應用-升級降解-再生產”的閉環。在日前舉行的上海市高價值專利運營大賽上，這一“真實塑料升級降解循環利用”項目備受關注，并獲得市場追捧，入圍二十強。
催化劑來自海水，從高溫高壓到室溫常壓
“光解”塑料的方法是以鈾酰離子作為催化劑，以光照作為能量來源，對常見塑料垃圾進行降解。作為催化劑的鈾酰離子來自海水中的鈾238。姜雪峰告訴記者，不同于放射性元素鈾235，鈾238沒有放射性，而且從海水中提取鈾的技術已在世界范圍廣泛應用，不用擔心儲量問題。
已有的塑料降解技術通常需要高溫高壓，這意味著需要消耗大量能源。姜雪峰團隊以六水合硝酸鈾作為光敏劑，在常溫常壓下成功將9種常見塑料降解為苯甲酸和對苯二甲酸等化工產品的基礎原材料，其中還包括5種塑料的混合降解。姜雪峰解釋說，鈾238對光的最大吸收波段是460納米，太陽光屬于可見光，覆蓋400至800納米波段，因此可被鈾238吸收。
從硫研究中得到靈感，在真實世界中“過坎”
2011年起，姜雪峰就帶領團隊開始進行塑料降解鍵的活化模型研究。這是一個以硫研究見長的團隊，2019年元素周期表問世150周年之際，姜雪峰被國際純粹與應用化學聯合會評選為“硫元素代言人”。在研究硫的多價態精準控制合成過程中，他想找一種綠色節能的方法來調節硫的氧化態，于是找到了鈾。
“鈾在整個氧化過程中的作用很獨特，既能切斷化學鍵，又不會完全切碎（增加碳排放），因此可實現精準降解?！苯┓逭f。他們將其用在塑料上，果然可以實現塑料可控的氧化、切斷、降解。
不過這還只是理論上的可行，實際應用中很難找到干燥、干凈的塑料。廢棄塑料大多帶有水漬、糖漬、色素、黏合劑等。為了能讓模型貼合實際應用，團隊進行了系統性探索，逐步建立起在低能耗下降解真實世界塑料的技術體系。通過這一技術，有水未干燥的塑料瓶、有色素的垃圾袋、雜亂混合的塑料都可直接進行光降解，降解后的產物可繼續用于制造塑料，或制造醫藥中間體和香精香料。
拿最有底氣的專利試水，為“從0到10”探路
我國每年產生廢塑料超過6000萬噸，累計廢塑料存量超10億噸，回收1噸廢塑料可減少1至3噸碳排放。海量且剛需的市場前景，讓“真實塑料升級降解循環利用”這一項目在主打“邊比賽邊運營”的上海市高價值專利運營大賽上備受關注。
如果說技術如何用于真實世界是第一道坎，那么科學家如何運營公司則是第二道坎，這也是在近半年的參賽時間中，姜雪峰從評委們身上學到最多的?！俺晒D化最后一公里看似不長，但要考慮的東西很多，如團隊建設、資本運營、產業鏈、營收比等，任何一個環節布局不當，都會導致轉化失敗?！彼f，半年來，評委們不僅傳授經驗、提供建議，還會從不同角度提出質疑，這些都成為項目迭代的后續抓手。
用12年時間實現了塑料生命周期科學模型閉環后，姜雪峰團隊正在打造塑料在產業發展中的閉環。目前該項目已完成中試，并在海南完成了裝置調試，在浙江舟山也有應用項目落地。團隊設計開發的新型連續流光反應裝置，與管式操作相比，PET（滌綸樹脂）降解效率提高54800倍。
姜雪峰有100多個專利，光降解塑料是其中最有轉化“底氣”的專利之一。此次“從0到10”的探路，也是為后續系列專利轉化鋪路。
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記者丨沈湫莎
來源丨文匯報
編輯丨王藍萱
編審丨戴琪
