廢棄塑料回收與轉化的研究進展

胡延慶，胡凡，周劍池，豆義波，2*

（1.北京化工大學，化工資源有效利用國家重點實驗室，北京 100029；2.衢州資源化工創新研究院，浙江 衢州， 324000）

0 前言

塑料作為人工合成的高分子化合物是由小分子單體通過聚合或縮聚反應獲得［1］。截至目前，超過80億噸塑料被生產，且產量仍以3 %～4 %的年增長速度增長［2］。盡管塑料為人們的生活帶來了巨大的便利，但約90 %塑料被廢棄的問題不可忽視［3］。我國是世界上最大的塑料生產國和消費國，預計到2025年會成為世界上最大的塑料垃圾生產國［1］。隨著我國“禁塑令”的推廣以及在“十四五”規劃中指出的大力發展循環經濟，研究塑料的高效回收與轉化路線意義重大［2］。早期處理廢舊塑料的方法主要是填埋與焚燒，但是該傳統方法對生態環境和人類健康帶來嚴重危害，特別是塑料包裝中的聚氯乙烯（PVC）等有害物質在燃燒后產生的HCl會形成酸雨［4］。此外，各類廢棄塑料部分分解形成的微塑料流失在陸地和海洋會通過食物鏈對人類生命健康造成嚴重威脅［5］。

廢棄塑料是蘊含豐富碳、氫元素的寶貴資源。為了提升廢棄塑料的利用價值，前期人們采用物理回收方法處理廢棄塑料，主要包括機械回收與物理改性方法，但過程存在效能低的缺點。為提升塑料利用價值，近些年來化學升級轉化塑料為高附加值產品備受關注。前期，人們主要通過高溫高壓下的化學升級轉化方法如熱解、氫解、熱催化、微波催化等途徑對塑料進行回收。該過程在獲得高附加值化學品同時存在耗能高、反應條件苛刻以及產物選擇性差等問題。相比之下，近些年來發展的常溫常壓下的化學升級轉化技術備受關注，包括生物催化、電催化、光催化等。該方法具有反應條件溫和、耗能較低、綠色環保等優勢。目前，人們已經針對不同催化體系提出解決方案并驗證機理，通過合理構筑新型催化劑用于塑料高效化學回收。

基于近些年來塑料回收轉化相關研究的發展，如圖1所示，本文對塑料回收處理的研究進展進行了系統總結，涵蓋了從早期的塑料焚燒填埋處理到物理機械回收的發展，最后聚焦到前沿領域——化學升級轉化。著重介紹了化學升級轉化的技術方法，包括高溫高壓條件下的熱解、熱催化、微波催化、水解醇解和溫和條件下的生物催化、電催化和光催化。同時，根據反應條件劇烈程度對化學升級轉化方法進行了分類，系統介紹了各方法過程、技術原理、催化劑設計、轉化產物選擇性和效率等。最后，依據各類回收轉化塑料的方法特征總結了當前面臨的主要挑戰以及改進方向，以期對塑料的回收利用提供理論指導。

圖1 廢棄塑料的處理方式包括焚燒填埋、物理回收、高溫高壓下及常溫常壓下的化學升級轉化Fig.1 The treatment methods of waste plastics including incineration and landfill，physical recovery，chemical upcycling under high temperature and pressure，normal temperature and pressure

1 傳統方法處理廢棄塑料

填埋法通常將廢棄塑料填埋在垃圾填埋場中實現無害化處理［6］，仍是目前處理塑料垃圾的主要途徑之一。然而，如圖2所示，許多塑料在自然環境中難以分解，隨著時間推移，部分塑料會逐漸分解形成微塑料和納米塑料，進而污染地下水和土壤，破壞生態系統，特別是微塑料可通過食物鏈危害人類健康。對于焚燒法而言，其過程是通過焚燒回收能量［7］，但存在嚴重弊端。特別是有害化學物質的產生，如一氧化碳、二氧化硫、二噁英、有毒煙塵和灰燼等。大量污染物的釋放對人體健康和自然環境造成嚴重危害。因此，發展新型方法代替傳統焚燒填埋方法迫在眉睫。

圖2 塑料廢物填埋與燃燒處理過程［8］Fig.2 The process of landfill and combustion treatment of plastic waste［8］

2 物理回收方法

物理回收是通過機械回收和改性的方式，在不改變塑料化學組成的狀態下實現回收利用［9］。具體包括對廢塑料分選、清洗、熔融再加工成型，生產出新的塑料制品。主要的物理回收工藝如圖3所示。首先，回收的塑料經過破碎、清洗和分選等適當的預處理，接著加入清潔劑和水對廢塑料進行清洗以減少雜質［8］。然后，不同類型的塑料會被分選出來，并根據其強度使用相應設備進行回收利用，同時可以通過混煉設備對塑料進行改性處理［4-10］。值得注意的是，不同類型的塑料和目標產品會有不同的要求。例如對于聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶的物理回收，需要將水分降至0.05 %（質量分數，下同）以防止在造粒過程中發生水解［11］。因此，根據不同的原料和產品，需要對過程中的重要條件進行相應的優化控制，以此確保回收塑料的質量適用于后續實際應用。

圖3 塑料回收物理方法Fig.3 Physical method of plastic recycling

物理機械回收中熔融擠出法和溶解再沉淀法等被廣泛應用。以PET的回收為例：熔融擠出法是將塑料熔融后直接擠出為纖維。雖然塑料性能會有所降低，但可以制成聚酯纖維用作紡織［12］；溶解再沉淀法則是通過溶劑溶解廢塑料后沉淀，所得產物純度較高，其保留較多分子特性進而使回收物可在某些領域應用［13］。熱固性塑料無法重新熔融造粒，則可物理粉碎后作填料，或磨成粉末共混成為復合材料，利用黏合的方式制成新產品［14］。研究發現，將回收獲得的樹脂制品與同類新鮮樹脂進行混合使用時，當新料占比90 %左右，性能與新制品沒有明顯差別［15］。杜邦公司通過實驗發現摻混20 %的PET回收產品，與全新的PET原料無可測定的差別［16］。此外，物理改性回收在回收產物的基礎上，加入其他改性劑進行機械共混，獲得性能更高的回收產物，可以有效滿足產品原料性能需求。

目前，物理方法回收技術較為成熟，其產業鏈也已經相對穩定［17］，具有方法簡單、加工成本低、再生過程無新污染等優點。值得注意的是，產品性能伴隨回收次數增多而降低，許多只能用作次級產品。此外，該方法存在經濟循環優勢不足問題，有待進一步加強對物理回收技術方法改進。特別是回收中在預處理分選后引發水解、造粒過程中引發熱解等問題處理迫在眉睫。此外，人們仍需從分選、軟化、干燥、擠出等方面將回收系統不斷優化，根據不同塑料種類設置相應的物理回收流程，以此提高回收物的價值。

3 高溫高壓下的化學回收方法

化學回收廢棄塑料轉化成高值化學品被國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）在成立100周年（2019年）提出是最有可能改變人類社會的十大化學創新之一。特別是近些年來，化學方法回收塑料的研究非常火熱。雖然塑料具有良好的穩定性，但可以經過高溫高壓條件將其斷鏈分解為高附加值化學品如油、短鏈烯烴、氫氣、單體等。鑒于此，本部分將從熱解法、熱催化法、微波催化、醇解水解等多種過程對化學回收方法進行介紹。

3.1 熱解法

如圖4所示，熱解是在高溫高壓條件下將長鏈聚合物分子熱解成分子量較小、結構相對簡單的化學品方法。塑料在熱解時多為吸熱反應，自身在反應途中即可作為能量源。熱解包括慢速熱解、快速熱解和超快速熱解（閃熱解）［18-19］。緩慢熱解是工業中改變固體材料和提高油輸出的典型方法，而快速和超快速熱解（閃熱解）可用于優化氣體和油的提取［20］。在緩慢熱解過程中，獲得的液體產品通常呈現油狀。其中，在5 500 ℃緩慢熱解低密度聚乙烯（PE-LD）下油產量可達原料質量的90 %，緩慢熱解PE-LD和高密度聚乙烯（PE-HD）以及聚丙烯（PP）可以獲得黏度低、辛烷值高、發熱量高的丙二醇（PDO）［21］。快速熱解則有較高的加熱速率快速分解的優勢［22］。快速熱解原料為干燥的微小顆粒，通過快速淬火得到產品，反應產物通常為30 %～60 %的液體冷凝物（油），15 %～35 %的氣體（短鏈烯烴）和10 %～15 %的焦炭。相比之下，快速熱解可以減少副反應，避免過多的蒸汽，最大限度的減少裂解的二次反應［22］。超快熱解具備極快分解速率，獲得的主要產品是氣體（乙烯、丙烯）和生物油（汽油、柴油）［23］。閃熱解加熱速率為100～10 000 ℃/s，反應溫度通常超過700 ℃，進料速率快，停留時間相對較短［24］。熱解最終產品呈現固、液、氣3種形態，但產品包含更多的油（液態烴、芳香烴等）［25］。如Kannan等［26］通過控制變量法研究了廢棄PE-LD的閃熱解，探究了溫度（873～1 273 K）對氣態產物分布和乙烯單體回收的影響。結果表明，在閃熱解持續的250 ms內，乙烯產率隨溫度升高而增加，總氣體產量隨之增加［26］。胡良兵等［27］提出了一種遠離平衡狀態的熱化學解聚方法，研究表明利用多孔碳氈的雙層結構創造空間溫度梯度或者通過頂部加熱器層產生高峰值溫度以實現時間加熱曲線，這種時空溫度控制方法能夠將PP和PET解聚成它們的單體，產率分別約為36 % 和43 %。

圖4 熱解處理流程圖Fig.4 Flow chart of pyrolysis treatment

相比傳統廢塑料處理技術，熱解技術以其高效、可操作性強等一系列優勢而備受關注。聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和PP等聚烯烴塑料的熱解已被廣泛研究［23］。此外，其在工藝參數操縱方面易于控制，可以根據需求靈活優化產品產量。當然，熱解技術也存在一些弊端，如成本較高、產物多樣且分離困難、回收效率不足等［26］。因此，熱裂解的發展應保證高熱解效率的同時從降低成本的角度考慮如何調控產物分布和優化分離技術。

3.2 催化熱解

如圖5所示，催化熱解是在高溫條件下通過催化劑誘導高分子聚合物發生裂解或使它們裂解后重組為各種化學產品的方法，可有效降低反應溫度，提高反應效率［28］。其中，高效催化劑結構設計和產物選擇性至關重要［29］。目前，催化熱解可以使得各類聚烯烴分解成低碳烯烴、芳烴、碳納米管（CNTs）、H2等高價值化學品。針對催化熱解技術面臨的關鍵問題和挑戰，人們目前重點關注如何降低催化過程的能耗、提高催化劑的效率、以及調控高價值化學品的選擇性和回收比例等［30］。

圖5 廢塑料的催化熱解示意圖［31］Fig.5 Schematic diagram of catalytic pyrolysis of waste plastic［31］

值得注意的是在催化反應過程中加入H2進行氫解可以有效降低能耗。在該過程中，H2可在金屬媒介上活化后吸附到載體中的孔中與催化劑接觸。活化的H2與廢塑料聚合物分子中的烷基加成使碳-碳鍵斷裂，將大塑料分子分解為較小的分子。同時，氫氣的加入能夠有效減少積碳問題［32-33］。加氫熱解具有節能效果突出和抑制低值氣態烷烴生成的優勢，被認為是實現循環塑料經濟的前景策略。例如，Alexander等［34］發現AlS/ZrNp2氫解催化劑在48 min內能實現PE完全轉化為短鏈烷烴。結果表明表面結合陽離子介導催化劑可促進聚烯烴氫解，為后續陽離子介導相關新型催化劑提供參考。Wu等［35］研究了一種仿生物酶的多級結構（mSiO2/Pt/SiO2）用于聚烯烴的氫解。該催化劑可將聚烯烴類塑料轉化成短鏈烷烴，所得產物可用作柴油及潤滑油。Zhang等［36］研究了鉑負載的γ-氧化鋁，在串聯氫解/芳構化反應中實現PE轉化。研究表明在280 ℃下，廢棄PE可以轉化為長鏈烷基芳烴和烷基環烷烴。Runze Li等［37］研究了N橋連Co，Ni雙原子催化劑（Co-N-Ni），研究表明通過氫解-熱解耦合方式可以將PS塑料定向轉化為乙苯，優化后的Co-N-Ni催化劑可達到95 %的轉化率和92 %的乙苯收率。考慮到目前催化劑主要基于貴金屬催化劑，Qiu等［38］合成了一種高效非貴金屬基MoSx-H-beta催化劑實現聚烯烴加氫轉化為支鏈液態烷烴。研究表明180～250 ℃和2～3 MPa H2條件下可以獲得96 %的低碳烷烴收率。為了進一步提升催化性能，后續應考慮復雜反應機理的揭示，進而指導合成高性能催化劑用于塑料的高效轉化。

3.3 微波催化

相比于熱裂解廢棄塑料，微波催化裂解體現出選擇性高、副反應少、產率高且速度快等特點［39］。如圖6所示，Jie等［40］將微波催化分解為如下過程：首先，微波吸收劑在微波的作用下產生大量的熱量；然后，熱量迅速傳遞到催化劑顆粒上使塑料發生解構，最終微波催化產出H2和碳［39］。劉楠等［39］研究了廢棄PP的微波裂解，發現顆粒狀活性炭的吸波性質可將PP裂解為氣與輕質裂解油。涂鑫等［41］研究了鐵鋁氧化物作為催化劑微波催化塑料轉化為H2，發現催化過程耗時約40 s，H2產率高達62.3 mmol/g。相關實驗表明H2產率與微波功率并不是呈絕對的線性關系。Zhe Yuan等［42］研究了利用微波催化將PET直接解聚為單體對苯二甲酸雙羥乙酯（BHET），研究表明Mn/ZnO作為催化劑時能有效降解PET。在175 ℃下反應5 min，PET的轉化率可達100 %，BHET收率為88 %。此外，Jie等［40］研究了FeAlOx催化劑用于微波催化各類塑料，研究發現在20 s的時間內可提取出塑料中近97 %的氫，產出H2濃度達90 %，同時產物中存在大量CNTs。如圖6（a）所示，Liao等［43］也有同類研究。

圖6 廢塑料的微波催化熱解示意圖Fig.6 Schematic diagram of microwave-catalyze and pyrolysis of waste plastics

總體而言，相比于熱催化，微波催化能夠通過微波對催化劑快速加熱，具有反應速率快，轉化效率高及能耗低等優勢。特別是微波催化法對產物氫氣具有高的選擇性，相關研究為快速化學回收塑料提供了一條新途徑。盡管如此，該方法存在著生產的碳材料易吸附到催化劑上影響催化效率及過程控制難調控問題［39］。因此，微波催化仍需從催化劑結構化、設備優化、反應條件調控優化等方面不斷改進。

3.4 水解法與醇解法

水解和醇解法是通過高溫高壓條件利用水或醇與聚酯塑料如聚氨酯等反應獲得單體的方法（圖7）。水解法可以分為酸性、堿性和中性水解［44］。酸性水解通常使用濃酸，如磷酸、硝酸、硫酸等。酸性水解是回收聚氨酯的有效方法，在適當的溫度和反應時間下，水解產物主要是聚酯和二胺。酸性水解回收PET可以得到高收率的對苯二甲酸（TPA）單體，但過程需要大量的酸，可能帶來環境問題［45］。堿性水解通常使用4 %～20 %的氫氧化鈉（NaOH）溶液［46］。與酸性水解相比，堿性水解存在反應時間較長（3～5 h），且產物純度不高的問題。然而，添加相轉移催化劑如［CTA］3PW可改進PET的堿性水解工藝，使反應在較低溫度（110 ℃）產生高純度TPA，轉化率可達99 %［47］。中性水解是在催化劑存在的條件下利用水或蒸汽反應，在高溫（200～300 ℃）和高壓（1～4 MPa）下進行［48］。雖然條件較為苛刻，但中性水解具有環境友好且可重復利用的特點。此外，該方法可使塑料實現閉環回收、對特定種類塑料轉化率較高。

圖7 廢塑料的水解與醇解示意圖Fig.7 Schematic diagram of hydrolysis and alcoholysis of waste plastics

醇解是利用醇類的羥基解聚特定聚合物回收原料的方法。通常，醇解法為向含酯聚合物塑料中加入醇化劑，在150～250 ℃溫度范圍進行酯交換反應，常壓下生成多元醇與多元胺等低聚物［51］。如徐惠等［52］研究了PET的醇解工藝實現廢棄PET回收轉化為硬質聚氨酯保溫生產原料。李曉靜等［53］研究了聚氨酯硬質泡沫保溫材料的醇解回收利用，發現將其回收后能夠利用產物與原料混合重新制備聚氨酯泡沫。申傳超［44］使用過渡金屬有機配合物與離子液體作催化劑對PET進行醇解，轉化率達100 %，產品收率均達90 %左右。總體而言，醇解劑的種類，反應物料配比、反應溫度和時間等會影響醇解的反應效率及用途。綜上所述，水解和醇解法的顯著特點為可降低反應的生產成本，實現廢塑料的循環利用，具有良好的經濟效益。但是，這類方法大多應用于聚酯類塑料處理。

4 常溫常壓條件下的化學升級轉化方法

塑料良好的穩定性使其回收再利用需要采用高溫高壓等方法，但此過程存在耗能高等問題亟待解決。隨著人們不斷的深入研究，生物催化、光催化和電催化等反應條件溫和的方法逐步被研發，使廢棄塑料的回收過程更易控制且節能環保，同時能夠保證產物的高附加值［54］。鑒于此，本部分將對此類回收方法展開介紹。

4.1 生物催化

生物催化法主要為酶解法，如圖8（a）［55-56］所示，首先塑料在模擬外界環境（光照、風化等）的作用下被分解成微塑料，然后細菌或真菌等微生物附著在微塑料的表面，并將其作為催化反應的底物，催化高聚合態的塑料轉化為較小的短鏈分子［57］。相比傳統的處理方法，如圖8（b）所示，生物催化塑料轉化可實現塑料的閉環回收。生物酶具有破壞碳鏈中氧分子的能力，但不同的酶催化劑催化聚合物所利用的電子受體以及催化的化學鍵不盡相同［58］。其中，脂肪酶和酯酶可以催化羧基轉化，而酰胺基則可以由內肽酶催化。此外，人們對于可降解塑料的真菌和微生物有一定的研究。真菌可與塑料表面緊密結合，菌絲穿透塑料，使有解毒污染物能力的酶入侵塑料基質，對塑料進行催化分解［59-60］。Taghavi等［61］研究了在非刺激和刺激條件下不同生長環境的菌株對PE-HD、聚苯乙烯泡沫等種類塑料的生物降解能力，發現在刺激菌株的條件下效率高于未刺激的降解效率，其中青霉菌、黃曲霉、青綠青霉和假單胞菌在所研究的菌株中表現出較強的塑料分解能力。Sullivan等［62］采用化學氧化和生物降解結合的工藝方法處理混合廢塑料，研究發現塑料可被假單胞菌工程菌株轉化為β-酮己二酸酯或聚羥基鏈烷酸酯，其摩爾產率可達75.5 %，該方法發現了一種將混合塑料廢物選擇性轉化為高值化學產品的新途徑。盡管前人開展了大量工作，但是現階段塑料分解酶聚焦于塑料的降解而非升級轉換。并且細菌酶穩定性差且反應條件苛刻，限制了生物降解法回收實際應用。為提高酶活性用于塑料的升級轉換，篩選或設計更有效的活性酶及其突變體十分必要。

圖8 廢塑料的生物催化示意圖Fig.8 Schematic diagram of biocatalysis of waste plastics

4.2 電催化

電催化作為一種綠色環保的塑料回收方式近些年被人們報道［63-64］，如圖9（b）所示，其過程主要是將電能轉化為化學能，達到塑料轉化為高附加值化學品的目標［65］。如圖9（a）所示，例如Yan［63］研究了吸附-催化雙活性位點的Au/Ni（OH）2協同催化劑對PET塑料分解的乙二醇催化轉化，研究發現在工業級大電流密度下（＞300 mA/cm2）甘油和乙二醇選擇性催化氧化制備乳酸和乙醇酸（選擇性分別達到77 %和91 %）。Wang等［64］研究了以NiCo2O4為電催化劑對PET塑料和CO2的催化轉化，生成產物是甲酸。研究發現NiCo2O4電催化劑對PET水解產物具有良好的選擇性和高催化效率，法拉第效率為90 %。Ren等［66］利用電催化法將硝酸鹽廢水和PET廢塑料轉化為氨和精細化學品，研究表明在金屬泡沫襯底上原位生長的低晶CoOOH和納米鈀分別作為陰極和陽極進行電催化，可有效降低能耗進而提高效率。Liu等［67］在溫和條件下通過Cu-Co2O4/Ni泡沫催化劑將聚酯塑料選擇性升級為增值化學品，研究表明催化劑對多種聚酯塑料表現出較高的催化活性。其中，在100 mA/cm2的高電流密度下，催化劑對PET轉化產物對苯二甲酸酯和甲酸鹽展現出高的選擇性。Miao等［68］研究了使用TiO2/C陰極回收PVC。實驗表明在100 ℃下電催化6 h，PVC的脫氯效率達到75 %，生成草酸等有機物。Zhang等［69］設計了硅光伏綠色電力驅動的電化學流動反應器 （PVEFR），進一步通過電催化將PET升級為增值甲酸和H2。實驗中PV-EFR表現出較高的法拉第效率及優異的穩定性（＞120 h），為廢棄塑料升級為增值化學品耦合產氫提供了一條有效途徑。盡管如此，目前電催化轉化目標主要是PET。究其原因是電催化才處于起步階段。未來的研究應需要關注催化反應機理的認識，進而設計開發優異的電催化劑提高效率。

圖9 廢塑料的電催化示意圖Fig.9 Schematic diagram of electrocatalysis of waste plastic

4.3 光催化

如圖10（b）、（d）所示，光催化塑料升級轉化是一種溫和且高效的環境友好型技術。如圖10（a）、（c）所示，其過程包括光的吸收、載流子分離、表面產生自由基與塑料發生氧化還原反應獲得高附加值產物3個步驟［70］。

圖10 廢塑料的光催化示意圖Fig.10 Schematic diagram of photocatalytic upcycling of waste plastic

光催化塑料重整是由劍橋大學率先提出，其中，Uekert［71］研究常見塑料在非貴金屬光催化劑的可見光驅動重整，結果表明PLA在NaOH中水解為乳酸鈉，經光催化氧化為丙酮酸或在堿性誘導下得到丙酮酸基化合物；對于聚氨酯（PUR），其首先水解為芳香族和脂肪族化合物，其中脂肪族被光氧化為甲酸酯、乙酸酯、丙酮酸酯和乳酸酯。近些年來，Wan等［75］研究了在過氧單硫酸鹽（PMS）協同光催化體系下CdS/CeO2異質結光催化劑對于PET催化轉化。結果表明10 % CdS/CeO2在光照6 h且添加3 mmol/L PMS可高效轉化PET，獲得的產物是CO、CH4等氣體產物和低分子量的有機化學品等。近幾年［76-77］研究了金屬有機骨架MOFs基光催化劑，通過部分衍生策略構筑了ZnO/UiO66-NH2，Ag2O/Fe-MOF光催化劑用于塑料光催化轉化，結果表明，ZnO/UiO66-NH2異質結對PLA和PVC等塑料表現出良好的催化轉化效率，主要產物是乙酸，同時伴隨清潔能源H2高效析出，相關研究工作為異質結光催化劑用于塑料轉化提供指導設計方案。盡管如此，光催化效率低是塑料催化轉化面臨的巨大挑戰。基于此，Liu等［78］研究了一種高效的太陽能熱催化技術，實現各種聚酯回收為高附加值的單體衍生物，研究表明與熱催化相比，太陽能熱處理每噸聚酯可減少能耗3.7 GJ能耗以及0.4 t二氧化碳排放，開辟了一條高效、高利潤、環保的途徑。目前人們對光催化塑料化學回收研究處于起步階段，相關催化反應機理尚不明確。此外催化劑的種類報道較少，需探索設計合成新型光催化劑提升塑料催化轉化效率和產物選擇性。

5 各類廢棄塑料回收方法綜合比較

基于各類回收方法對廢棄塑料的回收，我們發現目前人們對塑料化學回收共同關注點主要是反應效率、產物選擇性及反應條件的篩選。如表1所示，考慮到傳統方法污染環境和物理方法無法高效升級回收塑料，化學回收方法潛力巨大。在劇烈的化學回收技術中，反應效率與產率非常高，但是產物選擇性還有待提升。此外，該類方法存在著耗能較高、難以提純、不夠經濟環保的問題。由于反應速率高，導致反應路徑揭示困難，如何探索反應機理而調控反應條件最終提升經濟效益意義重大。相比之下，溫和的化學回收方法目前才剛剛起步，面臨最大的問題是轉化效率較低。此外穩定結構的催化劑鮮見報道。其優點在于產物選擇性較高，反應過程中間能耗較低，比較節能環保。總體而言，人們主要通過關注效率、選擇性、條件等核心要素探索更加節能環保的技術和發展高效的催化劑，以此不斷改進廢棄塑料化學回收方法。

表1 各類塑料回收與轉化方法對比Tab.1 Comparison of various plastic treatment methods

6 結語

化學回收有望替代傳統的回收技術。基于近些年的發展，人們已經開發了兩大類化學回收方法包括劇烈條件化學回收（如熱解、熱催化、微波催化、水解醇解等）和溫和條件化學回收（如酶催化、電催化、光催化等）。劇烈條件化學回收具有回收效率高的優點，但是產物分布寬進而導致后續分離困難，此外耗能問題也制約其發展。相比之下，溫和條件化學回收具有綠色環保和經濟成本低的優勢，同時產物選擇性相對單一。盡管如此，該類方法目前處于起步階段，反應效率低是該類方法面臨的最大挑戰。因此，相關前沿催化回收技術實現塑料閉環利用任重而道遠。為了推動該領域的發展，我們認為后期發展方向應該著重關注解決以下關鍵問題。

（1） 反應機理的揭示：塑料分解過程復雜導致目前相關機理不夠明晰。后期應該通過先進表征技術研究和闡述聚合物鏈與催化劑活性位點的構效關系，深入揭示催化劑對塑料活化過程、產物種類調控與反應動力學優化。基于清晰的機理方可理論指導設計催化劑，提高塑料化學回收效率和選擇性。

（2） 混合塑料廢棄物化學回收技術的研發：目前處理手段對目標塑料針對性較高。然而，在實際生活中面臨的情況較為復雜，許多廢棄塑料是混合形式而非單類。除了熱解技術外目前其他相關技術對混合塑料研究報道十分稀少。為了推動化學回收技術向實際領域發展，需要在現有的單類塑料回收基礎上擴展研究方法，實現混合塑料高效化學回收。

（3） 反應條件與經濟環保效益的平衡：為了推動塑料化學回收，合成高附加值化學品提高經濟效益是該領域可持續發展的動力。因而，人們需要考慮反應條件的篩選，同時保證高效高選擇的產出化學品。后期，先進且具有潛力的化學回收技術以及過程中用到的催化劑需要平衡上述關系。此外，相關的技術發展需要綠色環保，避免造成二次污染。

總體而言，化學轉化塑料高值回收發展任重而道遠。我們希望該綜述能對塑料的回收利用發展提供相關的科學理論參考，以期推動先進的塑料回收體系早日進入實際應用。