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随着塑料制品的广泛应用，塑料垃圾污染已成为全球性环境问题。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为一种常见的聚酯材料，广泛应用于饮料瓶、纺织品等领域，因化学回收可将其大分子结构降解为小分子或是低聚物，可再行聚合为新的聚酯材料而备受关注。目前，PET的化学回收方法主要包括甲醇醇解、乙二醇醇解、水解、氨解等。这些方法往往需要酸碱作为催化剂，反应条件较为苛刻，且会产生大量的副产物，难以实现PET的闭环循环回收。
日本东京都立大学Kotohiro Nomura教授团队创新性地将乙醇作为醇解剂，采用铁基催化剂（FeCl3或FeBr3）在无酸无碱的条件下，分别应用于混纺纤维、废杂塑料中PET的醇解及组分分离。以混纺为例，该方法选择性地将混纺纤维中的PET纤维解聚为对苯二甲酸二乙酯（DET）和乙二醇（EG），DET收率可达98–99%，其中廉价且易得的FeCl3催化剂在160-180 ºC下展示了卓越的催化性能。该方法不仅可以将废PET高效降解，同时针对废纺织品及废杂塑料，还可实现PET纤维与棉纤维、PET与PE的有效分离，使其分别回收利用，实现废纺织品及废杂塑料的资源循环。
图文摘要
上述成果发表在Industrial Chemistry & Materials，题为：Depolymerization of PET with ethanol by homogeneous iron catalysts applied for exclusive chemical recycling of cloth waste。欢迎扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”免费阅读、下载！
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https://doi.org/10.1039/D4IM00081A
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本 文 亮 点
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开发了一种无酸无碱条件下PET高效解聚为DET和EG的新方法，无副产物产生，产品收率可达98–99%；
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该方法实现了从纺织废物和混合塑料中精准解聚PET，定量回收棉质废料和其他塑料（PE）。
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文 章 解 读
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1. PET的解聚反应
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PET在乙醇中的解聚结果如表1所示，在5.0 mol% FeCl3存在下，PET与乙醇在180°C下解聚，定量地得到DET和EG，并且结果是可重复的。1H NMR和13C NMR谱证实除了DET和EG，没有其他副产物生成。
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2. 纺织废料中PET的解聚反应
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采用开发的PET解聚方法对3种PET废料样品进行解聚反应，结果显示，含有65%PET+35%棉花的纺织废料中的PET也可被高选择性地解聚为DET，产品收率>99%，同时可实现棉质废料的高回收率（>99%）。
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3. PET与聚乙烯混合塑料的解聚反应
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此外，本文开发的PET解聚方法还可应用于PET与聚乙烯(PE)混合塑料的精准解聚。显示可实现>99%的PET解聚和PE的高效分离及定量回收。
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总结与展望
本文提出了一种新的PET化学回收方法，具有以下优势：
（1）无需酸碱： 在中性条件下进行，避免了酸碱对环境的污染。
（2）高效： 可以将PET高效地转化为DET和EG。
（3）专一性强： 反应具有高度的专一性，没有其他杂质（副产物）生成。
（4）应用范围广： 可以应用于PET和棉花的混合物以及PET和其他塑料的混合物的解聚与分离。
该方法为PET的闭环循环回收提供了新的思路，有望为解决塑料垃圾污染问题做出贡献。研究团队正在探索在不损害精准选择性的情况下，通过催化剂开发，在温和条件下进行反应的可能性。未来，将继续探索该方法的优化和应用，使其更加高效、经济和环保。
编辑/排版：ICM编辑部
文章信息
作者简介
通讯作者
Kotohiro Nomura，东京都立大学教授， 1988年在东京大学完成硕士学位，1993年，他在大阪大学获得博士学位。随后，他前往美国麻省理工学院，加入R. R. Schrock教授的研究团队进行博士后研究工作。1998年进入奈良先端科学技术大学院大学担任副教授。2010年起，成为东京都立大学化学系全职教授。他的研究领域集中在：(i) 设计和合成高效的早期过渡金属催化剂，用于精确的烯烃聚合；(ii) 通过控制（活性）聚合、端基功能化，精确合成聚合物纳米功能材料；(iii) 开发面向绿色与可持续化学的高效的化学特异性有机转化过程。Nomura教授发表SCI论文350余篇，H指数55，拥有40多项专利，目前担任Industrial Chemistry & Materials期刊编委。曾获得日本化学会的工业领域青年化学家奖（1996年）、日本催化学会的工业领域社会奖（2001年）和学术领域社会奖（2019年），入选2023年全球前2%顶尖科学家榜单。
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