据估算，1950年至2015年间共生产了83亿吨塑料。
据预测，其中75%如今已成为废弃物，79%堆积在垃圾填埋场或自然环境中。
目前，全球依赖机械塑料回收：塑料经过分类、熔化和重新成型，主要制成等级较低的产品。
化学回收有望实现无限次循环利用。
巴斯大学的两位学者解释了这一过程的原理。
很难想象日常生活中没有塑料。这些材料轻便、耐用且价格低廉，在许多方面胜过其他材料，应用范围广泛多样。
塑料以许多我们常常忽略的方式带来了积极变化。例如，电子设备中塑料部件的发展——比如你正在用来阅读本文的设备——意味着我们与周围世界的联系从未如此紧密。
但我们对塑料的喜爱也付出了环境代价。据估算，在83亿吨塑料中，超过75%如今已成为废弃物；这些塑料于1950年至2015年间生产，其中79%堆积在垃圾填埋场或自然环境中。
为了了解其规模，这一数量超过了地球上所有生物的总量，而我们的海洋正被塑料淹没。因此，近期研究致力于应对日益严重的环境问题，化学回收便是其中一项。
塑料的价值
要应对塑料造成的重大环境问题，我们需要开始把塑料废弃物视为一种资源。毕竟，塑料废弃物的稳定化学键蕴含着价值，因此至少应尝试回收其中的能量。事实上，正是这些化学键的稳定性，使塑料能够在环境中长期留存。
除了通过燃烧塑料回收这种能量，我们也可以回收利用塑料。目前，全球依赖机械回收：塑料经过分类、熔化和重新成型，主要制成等级较低的塑料产品。但这种工艺有局限。回收过程中的严苛条件会损害塑料的性能，因此每回收一次，塑料的性能都会受到负面影响。这限制了同一件塑料制品可被回收的次数。
为了让塑料长期保持价值，我们需要采用其他回收策略。化学回收有望实现无限次循环利用。但挑战在于如何以可持续且经济的方式大规模实现这一目标。传统方法通常成本高昂，或需要消耗大量能源和资源，因此难以广泛应用。
化学回收
塑料由称为聚合物的长链分子构成，而聚合物又由更小、重复排列的结构单元——单体——组成。这些单体形状和大小各异，它们之间的键合方式决定了塑料的材料特性，例如熔化温度和韧性，进而影响其用途。
机械回收涉及熔化，而化学回收依靠化学转化，从而打断单体之间的连接。化学回收在分子层面分解塑料。这意味着可以回收单体，实现所谓的闭环回收；也可以在开环回收中将塑料废弃物转化为其他更高价值的化学品。对于许多类型的塑料，都可以回收单体或其他有用材料。
有些塑料，例如聚烯烃——聚乙烯塑料袋所用的材料——单体之间的连接并不容易断开，因此更难进行化学回收。在这种情况下，会采用一种称为热解的工艺。它不同于燃烧，依靠较高的反应温度，通常用于生产燃料和蜡。
催化
催化剂应用于约90%的工业化学工艺中。它们为反应提供一条替代路径，从而提高工艺效率，就像谷歌地图优化行程一样。催化剂还可以帮助我们有选择地生成特定产品并减少废弃物。这些益处对于确保化学回收能够以可持续且经济的方式进行工业规模应用至关重要。
你上一餐时在体内不辞辛劳工作的酶，是天然存在的催化剂，在消化过程中发挥着重要作用。据报道，有些酶甚至能够分解塑料。
然而，这些工艺受到生产效率的限制，并且需要满足特定的工艺条件——例如适宜的温度和酸碱度——才能保持酶的活性。不过，鉴于该领域发展迅速，天然催化剂未来或许能够实现商业化应用。
我们开发了高效的金属基催化剂，用于化学回收聚乳酸（PLA）。聚乳酸是一种由植物淀粉制成的塑料。这项研究使用了廉价且储量丰富的金属，例如锌或镁，目标产物是称为乳酸酯的化学品；它们是一种潜在的绿色替代品，可替代石油基溶剂。
这一领域仍处于起步阶段，但随着其不断发展，我们预计会取得重大进展，尤其是在工艺优化方面。这也是整个领域的一项普遍努力，因为传统方法通常会使用严苛的化学品，并且可能消耗大量资源和能源。
除聚乳酸外，其他塑料也有望实现“升级回收”，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），它常用于塑料瓶。近期的案例包括利用PET废弃物生产高性能材料的构成单元以及抗生素和缓蚀剂。
我们近期的研究也考察了PET的化学回收。PET的使用范围要广泛得多，常用于塑料瓶和食品容器；而PLA的市场份额小得多，主要用于3D打印、生物医学器械和某些包装应用。
展望未来
考虑到社会对塑料用途多种多样，采用一种方案解决所有问题并不可行。对于现有塑料和新出现的塑料，都需要多样化且有针对性的回收策略。不过，商业规模的化学回收业务已在开展。
未来，我们预计化学回收将与机械回收互为补充，尤其适用于薄膜等难以回收的材料。有一点可以确定：塑料将继续存在。预计到2050年，塑料产量将超过10亿吨，化学回收将成为一个值得关注的令人振奋的领域。
