哥本哈根大学的化学家们发明了一种利用鹿角化盐回收聚酯的绿色方法，为纺织品回收提供了一个突破。上图是聚酯织物的解聚塑料。图片来源:Bettina Illemann Larsen/哥本哈根大学

聚酯是世界上第二大使用的纺织品，然而，它是一个环境威胁，特别是因为它的大部分从未被回收利用。这种由塑料和棉花混合而成的织物很难分离，因此很难回收。然而，来自哥本哈根大学的一群年轻化学家发明了一种绿色且简单得令人惊讶的解决方案，使用的是一种家庭原料。

从衣服到沙发再到窗帘，聚酯纤维支配着我们的日常生活，每年生产6000万吨这种受欢迎的织物。然而，聚酯生产对气候和环境造成了损害，因为只有15%的聚酯被回收利用，而其余的则被填埋或焚烧，造成了更多的碳排放。

回收聚酯纤维带来了巨大的挑战，特别是在分离混纺织物所用的塑料纤维和棉纤维的过程中，不能损失其中任何一种。传统的回收方法通常优先考虑保留塑料成分，导致棉纤维的损失。此外，这些方法成本高，复杂，并且由于使用金属催化剂而产生金属废物，这些废物可能具有细胞毒性并污染该过程。

Yang Yang, Jiwoong Lee和Shriaya Sharma在实验室。图片来源:Bettina Illemann Larsen/哥本哈根大学

一群年轻的化学家取得了显著的突破，他们为这个紧迫的问题提出了一个令人惊讶的简单解决方案，可能会彻底改变纺织工业的可持续性。

“纺织行业迫切需要一种更好的解决方案来处理涤纶/棉等混纺织物。目前，很少有实用的方法能够同时回收棉花和塑料——这是一个典型的非此即彼的场景。然而，通过我们新发现的技术，我们可以将聚酯解聚成单体，同时以数百克的规模回收棉花，使用一种非常直接和环保的方法。这种无迹催化方法可能会改变游戏规则，”哥本哈根大学化学系Jiwoong Lee小组的博士后Yang Yang解释说，他是这篇科学研究文章的主要作者。

Hartshorn盐和24小时的“烤箱”

这种新方法不需要特殊设备，只需要加热、无毒溶剂和一种普通的家用原料。

“例如，我们可以拿一件聚酯连衣裙，把它切成小块，然后放在一个容器里。然后，加入一点温和的溶剂，然后是鹿茸盐，许多人都知道它是烘焙食品中的膨松剂。然后我们把它加热到160摄氏度，静置24小时。其结果是一种液体，其中的塑料纤维和棉纤维沉淀成不同的层。这是一个简单且具有成本效益的过程，”化学系Jiwoong Lee小组的博士生、该研究的合著者Shriaya Sharma解释说。

经过处理的棉纤维完好无损。图片来源:Bettina Illemann Larsen/哥本哈根大学

在这个过程中，鹿茸盐，也被称为碳酸氢铵，被分解成氨、二氧化碳和水。氨和二氧化碳的结合起到催化剂的作用，引发选择性解聚反应，在保留棉纤维的同时分解聚酯纤维。虽然单独使用氨是有毒的，但与二氧化碳结合使用时，它就变得既环保又安全。由于所涉及的化学物质性质温和，棉纤维保持完整和良好的状态。

此前，同一个研究小组证明，二氧化碳可以作为分解尼龙等物质的催化剂，而不会留下任何痕迹。这一发现激发了他们探索鹿茸盐的用途。然而，当他们的简单配方取得成功时，研究人员感到惊喜。

“一开始，我们很兴奋地看到它在PET瓶上的效果如此之好。然后，当我们发现它在聚酯织物上也能起作用时，我们欣喜若狂。那是难以形容的。执行起来如此简单，简直好得令人难以置信，”博士生兼研究合著者卡洛·迪·贝尔纳多(Carlo Di Bernardo)说。

一件聚酯织物连衣裙，切成小块，放在一个容器里，里面有hartshorn盐和温和的溶剂。图片来源:Bettina Illemann Larsen/哥本哈根大学

虽然到目前为止，该方法只在实验室进行了测试，但研究人员指出，该方法具有可扩展性，目前正在与公司联系，以在工业规模上测试该方法。

“我们希望将这项蕴藏着巨大潜力的技术商业化。把这些知识藏在大学的围墙后面是一种巨大的浪费。”

Shriaya Sharma和杨洋正在演示方法。图片来源:Bettina Illemann Larsen/哥本哈根大学

Pet和聚酯

PET是世界上使用最广泛的塑料。PET是我们最熟悉的饮料瓶塑料，年产量达7000万吨，并且每年都在增长。全球三分之一的PET产品用于生产聚酯和其他合成纺织品。

也致力于废物处理

以hartshorn盐(碳酸氢铵)为基础的新回收方法既适用于PET塑料，也适用于PET与棉混纺材料。

“如果我们把脏的塑料垃圾扔进一个容器里，我们仍然可以从中得到高质量的棉花和塑料单体。这甚至可能是一个有果汁残留物的塑料瓶。我们把它放进去，开始反应。它仍然有效，”Shriaya Sharma说。

参考文献:“催化织物回收:用二氧化碳和氨糖酵解混合PET”，作者:Yang Yang, Shriaya Sharma, Carlo Di Bernardo, Elisa Rossi, Rodrigo Lima, Fadhil S. Kamounah, Margarita Poderyte, Kasper enemmark - rasmussen, Gianluca Ciancaleoni和Ji-Woong Lee, 2023年7月17日，ACS可持续化学与工程。DOI: 10.1021 / acssuschemeng.3c03114