近日,北京大學(xué)的研究團隊采用“碳循環(huán)”的轉(zhuǎn)化思路,通過兩步催化反應(yīng)將聚乳酸(PLA)轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸甲酯(MMA)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·可持續(xù)發(fā)展》雜志。

目前將聚乳酸等生物可降解塑料轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品應(yīng)遵循3個原則:一是盡可能在相對溫和的反應(yīng)條件下進行轉(zhuǎn)化;二是聚酯類塑料中的含氧基團都是在單體合成過程中引入,在轉(zhuǎn)化過程中要盡可能地保留聚酯塑料碳骨架中的含氧基團;三是要少使用氫氣,特別是高壓氫氣。

該研究團隊在第一步反應(yīng)中采用立方相α-MoC催化劑及甲醇,在無外加氫氣、220 ℃的反應(yīng)條件下,通過醇解和加氫脫氧過程實現(xiàn)聚乳酸廢塑料高效制備丙酸甲酯,聚乳酸轉(zhuǎn)化率超過99%,丙酸甲酯收率達到98%。該加氫脫氧催化體系也適用于聚乙醇酸(PGA)及聚己內(nèi)酯(PCL)的催化降解。第二步采用Cs-La/SiO2復(fù)合催化劑,實現(xiàn)丙酸甲酯和甲醛向MMA高效轉(zhuǎn)化,在380 ℃條件下,丙酸甲酯轉(zhuǎn)化率超過80%,MMA選擇性超過90%。

該研究團隊采用商業(yè)聚乳酸吸管(約含83%PLA)評估聚乳酸兩步法轉(zhuǎn)化為MMA的效率,結(jié)果表明,6 g聚乳酸吸管經(jīng)過兩步催化轉(zhuǎn)化可獲得2.5 g MMA和2.1 g 丙酸甲酯,且整個反應(yīng)過程中無需外加氫氣,能耗低。

該研究可為廢棄生物可降解塑料的高值再利用提供參考。