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  近日，東北林業大學張彥華教授級高級實驗師團隊在國際著名期刊《Chemical Engineering Journal》上（IF＝13.273）發表題為“Progress in upcycling polylactic acid waste as an alternative carbon source: A review”的綜述論文。論文從三級回收和四級回收的角度，詳細綜述了目前將廢棄聚乳酸化學升級為燃料和工業化學品的主要方法，為處理廢棄聚乳酸材料提供綜合參考。

圖1 聚乳酸作為碳源化學回收升級的主要方法

  聚乳酸是目前產量最大用途最廣泛的生物可降解塑料，其產量也是逐年增加。盡管聚乳酸可以完全降解，但自然條件下其降解速率較慢，大量廢棄的聚乳酸堆積仍會導致污染。此外聚乳酸作為優質的碳源材料，與直接降解為二氧化碳和水相比，化學回收升級聚乳酸是一種更加綠色環保的方法。因為聚乳酸不僅可以解聚為合成聚乳酸的單體，同時還可以升級為工業生產所需要的各種化學品。東北林業大學張彥華教授級高級實驗師從三元回收和四元回收的角度總結了廢棄聚乳酸無法二元回收后，可以將廢棄聚乳酸升級為能源或其他化學品的方法，為妥善處理大量廢棄聚乳酸提供了參考。

圖2 廢棄聚乳酸四元回收方法的示意圖

  綜述主要從熱解、醇解、水解和氨解四個方面對廢棄聚乳酸化學升級進行了綜述。聚乳酸的熱解主要從熱解動力學以及計算模擬的方面對聚乳酸熱解過程中產生的酯交換反應與自由基反應進行了綜述。聚乳酸的熱解可以回收丙交酯，而丙交酯是可以作為合成聚乳酸的原料重新再加工，這就實現了材料的閉環回收，循環利用。作者綜述了目前聚乳酸熱解最適合的溫度、條件以及催化劑。同時也對聚乳酸與生物質的共熱解進行了總結。

  聚乳酸的醇解是最適合聚乳酸化學回收升級的方法，因為收集到的乳酸烷基酯不僅可以用于合成聚乳酸，同時也可以替代石油基溶劑用于工業、食品、制藥等多方面應用。尤其是乳酸乙酯以其出色的溶劑效果，被認為是替代是有機溶劑的下一代綠色有機溶劑。論文從提高聚乳酸醇解反應速率，提高生成物專一性入手，分別論述了抑制聚乳酸醇解速率的因素以及相應的解決方法。采用有機催化劑、離子液體催化劑、金屬及其配合物催化劑以及微波輔助的方法，詳細論述了促進聚乳酸醇解的方法。此外論文還對聚乳酸的水解機理以及水解的促進方法進行了總結。

圖4 聚乳酸水解的主要促進機理以及水解過程中的腐蝕機理

  論文也總結了目前聚乳酸通過氨解的方式制備如乙腈、吡啶以及氨基酸等含氮精細化合物，并總結出催化劑的脫氧加氫能力是影響聚乳酸氨解反應活性以及產物選擇性重要條件。最后文章總結了目前聚乳酸化學升級回收的現狀，并且通過總結聚乳酸的發展前景表明聚乳酸的化學回收前景是巨大的。同時論文也指出了目前聚乳酸回收所面臨的不足，希望在之后的研究中可以進行改進。

  論文的通訊作者為東北林業大學材料學院的張彥華教授級高級實驗師，第一作者為2019級博士研究生孫策。該工作受到國家自然科學基金與黑龍江省杰出青年項目的支持。近年來張彥華教授級高級實驗師團隊致力于生物質纖維/聚乳酸復合材料研發與應用，對復合材料的生命周期所涉及到的物理化學反應進行了深入的研究。通過木纖維改性的方式增強聚乳酸復合材料的紫外耐候性，從而延長聚乳酸復合材料在戶外的使用時限 (J. Clean. Prod, 2018, 203,328-339)。建立了木質纖維聚乳酸復合材料水解速率調控模型，并可以應用于其他聚乳酸復合材料 (Compos. Sci. Technol, 2019, 181, 10767)。通過聚乳酸與木質纖維的熱解產生的共協同效應高效節能地回收燃料與化學產物 (Energ. Convers. Manage, 2019, 202, 112212和Green Chem. 2021, 23, 9014-9023)

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136881