行业动态

塑料是现代生活的必需品，但它带来的环境压力同样巨大，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是全球产量最高的聚酯塑料，广泛存在于饮料瓶、食品包装、纺织品和薄膜中，然而，大部分 PET 产品的使用寿命往往不足一年，随之而来的废弃物回收问题也变得日益严峻。

传统机械回收虽然工艺成熟，但会导致塑料性能下降，只能降级再利用；而化学回收虽然可以分解回单体，但常依赖大量酒精、强酸或高温高压，能耗高、试剂消耗大、副产物多，限制了其规模化推广。

研究人员们一直在寻找一种既高效又通用的化学方法，能把废弃聚酯转化为更高附加值的化合物，实现真正意义上的高值化循环利用。

为了突破这一瓶颈，近日，浙江大学梅清清团队发表在 Nature Communications 期刊发表题为 “A general esterolysis strategy for upcycling waste polyesters into high-value esters” 的研究。研究人员提出并验证了一种通用的“酯解”化学策略，实现了将多种废弃聚酯高效转化为高价值酯类化合物。

研究团队通过设计以碳酸二甲酯为反应底物、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐（[EMIm][OAc]）为催化剂的反应体系，不仅在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等常见废塑料的化学回收中获得了接近定量的目标高值产物，而且验证了该方法对多类聚酯材料的广泛适用性，为废塑料高值化利用提供了新的化学路径。

酯解，即一种酯交换反应，反应物中的酯基团在催化剂作用下，与另一种酯发生交换，生成两种新的酯类化合物。与常见的醇解不同，酯解并不直接加入醇类试剂，而是以酯作为反应底物。这样做的好处是，一方面可在反应中间阶段释放少量醇（如甲醇）参与断链反应；另一方面反应生成的两类酯产品都具有较高的商业价值，从而推动反应向正向进行并提升整体经济性。

图 | 传统化学溶剂解（如醇解）策略与本研究提出的“酯解”策略之间的差异，酯更具能效和资源利用优势

在本研究中，研究团队选择碳酸二甲酯（DMC）等碳酸酯作为反应底物，在[EMIm][OAc]离子液体催化下，使废弃 PET 在温和条件下断裂，生成对苯二甲酸二甲酯（DMT）与碳酸乙烯酯（EC）。DMT 是聚酯工业的重要原料，而 EC 广泛应用于锂离子电池电解液、溶剂和高分子材料生产中，剂市场需求量巨大。

实际实验条件下，在优化条件下（PET 与碳酸二甲酯摩尔比为 1:4，1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐用量为 20 mol%，以 NMP 为溶剂，在 140℃ 反应 4 小时），PET 几乎可以完全分解，对苯二甲酸二甲酯（DMT）的收率高达 99%，碳酸乙烯酯（EC）的收率接近 90%。

更为重要的是，这一方法不仅在高纯度实验室样品中表现出色，还能直接处理来源复杂的实际废弃物，包括饮料瓶片、聚酯织物、透明薄膜以及无纺布等，并且依然能够保持 94% 以上的双产物收率。此外，这种策略不仅限于 PET，还扩展到了 PBT、PEF、PLA 等多种聚酯材料，在相同的反应体系下均能高效生成对应的芳香族酯或脂肪族酯，同时伴随碳酸乙烯酯的生成，整体收率普遍保持在 80% 以上，进一步体现了该策略的广谱适用性。

图|饮料瓶片、织带、薄膜、无纺布等 PET 废弃材料，以及多种聚酯如 PES、PEF、PLA 等，在同一体系下均能高产率生成高价值酯

研究人员预计，随着催化剂回收技术和工艺优化的进步，酯解策略可在 5–10 年内进入部分化工回收生产线，尤其是在对 DMT 与 EC 有稳定需求的产业。

从饮料瓶到高纯酯，从废布料到电解液溶剂，这项研究为废弃聚酯的高值化再生提供了全新思路。通用酯解策略的意义不仅在于回收利用本身，更在于用化学设计的力量，让废弃物变成可循环利用的资源，推动塑料经济向更绿色、更可持续的方向发展。

参考文献：

1. Zhang, M., Yu, Y., Han, B. et al. A general esterolysis strategy for upcycling waste polyesters into high-value esters. Nat Commun 16, 7441 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-62916-2

免责声明：本文旨在传递合成生物学最新讯息，不代表平台立场，不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准。本文也不是治疗方案推荐，如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。