科學人／空氣中就能分解塑膠！如何靠濕氣與催化劑讓垃圾「升級再造」

現代人的日常生活中肯定難以離開塑膠製品，更別提每天每人都造成了多少塑膠相關垃圾。根據環境部統計，單單2023年台灣就產生了253.9萬公噸的塑膠廢棄物，平均每人產生110公斤之多。然而，全世界對塑膠的需求不增反減，進入21世紀之後人類生產的塑膠超過了有史以來總產量的一半。而且這還沒完，歐洲環境署預估到2050年，塑膠的年產量還會再翻一倍。而美國更是「勇奪」人均塑膠污染第一的寶座，但回收率卻只有可憐的5%，反觀台灣能進入回收體系的塑膠廢棄物約可達40%。

在那些你我熟悉的塑膠如寶特瓶、食品容器和衣物中，常見一種名為聚對酞酸乙二酯（Polyethylene terephthalate, PET）的聚合物，約佔全球塑膠用品的12%。它們不容易自然分解，若沒好好回收最後不是進了垃圾掩埋場汙染土壤，就是流入我們的海洋和河川，變成危害生態的微塑料（microplastic），最後還可能透過食物鏈進入我們的大腦和其他身體部位，不可不慎。然而，傳統的 PET 回收方法十分嚴苛，需要高能量、有毒化學物質和昂貴的催化劑參與反映。

西北大學的濕氣分解塑膠妙計

正當我們對塑膠污染問題感到頭痛不已的時候，美國西北大學（Northwestern University）的研究團隊帶來了一線曙光！他們開發了一種劃時代的方法，只需要空氣中的微量濕氣和一種巧妙的催化劑，就能有效地分解塑膠廢棄物。這項創新、無毒又環保的技術，發表在《綠色化學》（Green Chemistry）期刊上，為永續發展帶來了全新希望。

這項技術的「主角」是一種以活性碳（activated carbon）為載體的鉬催化劑。研究人員先將這種催化劑和PET塑膠混合加熱，初步將塑膠分解成較小的片段。接著，美妙的事情發生了！當這些小碎片暴露在空氣中的濕氣中，濕氣將促使它們轉變成高價值的「對苯二甲酸」（terephthalic acid，TPA）。TPA是製造新塑膠的重要原料，這就意味著我們有機會將廢棄塑膠「升級再造」。這個催化妙方在短短四小時內就達到高達94%的TPA回收率，過程中唯一的副產物也是常見而實用的工業化學原料「乙醛」（acetaldehyde）。更令人驚豔的是，這方法不僅催化劑可以重複使用，即使是混雜的塑膠廢棄物如彩色塑膠，都能被分解成純淨、無色的TPA，這對於永續相關產業來說，絕對是經濟和環保的雙贏局面。研究團隊也在塑膠瓶和衣物等日常用品上測試了這種方法，結果同樣成功。

Elegant！Very Elegant！廢棄物迎接新「塑」命

這項有機會大幅減少塑膠污染、重塑回收產業的新突破讓科學家無比振奮，參與本研究的西北大學化學系助理教授克拉蒂許（Yosi Kratish）興奮地表示：「這是一種極優雅的塑膠回收方式。借助空氣中的水蒸氣，我們可避免使用有害溶劑，同時減少了能源投入，提供了一個更潔淨而永續的解決方案」。研究的主要作者馬利克（Naveen Malik）也充滿信心地說：「我們正朝著更清潔、更綠色的未來邁出切實的一步。我們的方法與如此自然，有助於建立一個循環經濟，讓塑膠可以重複使用，而不再輕易丟棄」。他們都認為，

當然，這項技術目前還處於實驗驗證階段。研究團隊的下一步是將這個過程擴大到工業規模，以便處理大量的塑膠廢棄物難題。但無論如何，這項利用空氣濕氣分解塑膠的新方法，的確為我們解決日益嚴重的塑膠污染問題帶來了新的希望。未來，我們將有機會告別怵目驚心的塑膠垃圾山或是海洋垃圾帶，把塑膠廢棄物變成有用的新產品，邁向真正的永續與循環經濟。

資料來源：

1. Malik, N., Li, J., Agarwal, A., Kratish, Y., & Marks, T. J. (2025). Thermodynamically leveraged solventless aerobic deconstruction of polyethylene-terephthalate plastics over a single-site molybdenum-dioxo catalyst. Green Chemistry. DOI: 10.1039/D4GC05916F

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（本文出自2025.03.25《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）