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  在塑料材料支撐現代社會高速運轉的同時，其高碳排放、短生命周期和環境累積污染正日益成為全球性的可持續發展難題。其中，以PET、PLA為代表的聚酯塑料，憑借優異的力學性能和廣泛的工業應用，占據了塑料體系中的重要地位，也因此成為“減碳”與“循環”的關鍵突破口。然而，傳統聚酯塑料高度依賴化石資源，其合成過程能耗高、催化體系存在安全隱患，廢棄后又長期依賴降級回收或填埋焚燒，難以真正實現資源閉環利用。

  近年來，綠色化學與循環經濟理念的深度融合，為聚酯塑料的可持續發展提供了全新的技術路徑。從可再生原料出發的綠色單體合成，到低毒高效的聚合催化體系，再到溫和條件下的化學、生物降解與高值化升級回收，聚酯塑料正逐步從“線性消耗品”向“循環材料平臺”轉變。但這一轉變仍面臨諸多挑戰：如何在全生命周期尺度上同時兼顧碳減排、資源效率與經濟可行性？不同回收與升級路線的優勢邊界在哪里？哪些技術真正具備規�；瘽摿�？

  圍繞這些核心問題，東華大學楊建平研究員團隊和高品研究員等系統梳理了石油基與生物基聚酯塑料在原料、合成、回收與升級回收再利用各環節的最新研究進展，重點總結了綠色單體制備、選擇性解聚以及光/電/生物催化等前沿策略，并結合技術經濟分析（TEA）評估其產業化前景，為構建低碳、高效、可持續的聚酯塑料循環體系提供了清晰的研究框架與發展方向。

  2026年1月26日，相關綜述以“Bridging Green Chemistry and Circular Economy: A Pathway to Sustainable Polyester Plastics Through Feedstock, Synthesis, and Waste Upcycling”為題發表在《Advanced Science》，文章第一作者是東華大學博士研究生李金周，通訊作者是復旦大學陳俊良博士后、東華大學王麗副研究員、高品研究員和楊建平研究員。該工作得到國家自然科學基金委的支持。

圖1 傳統線性生命周期與聚酯塑料在合成-回收-升級回收三大環節中構建循環經濟的整體技術圖景。

圖2 PET 的經典合成路線，以及關鍵單體由生物質獲得的可能方案。

圖3 PLA的主要合成方式、生物酶法的新進展，以及生物基乳酸相較傳統路線在生命周期環境影響上的優勢。

  聚酯塑料的可持續發展首先取決于其合成階段的綠色化水平。傳統聚酯（如 PET）的單體高度依賴化石資源，聚合過程通常伴隨高溫、高能耗以及潛在有毒金屬催化劑的使用，使其在源頭階段就具有較高的碳排放和環境負擔。因此，從原料、催化體系和分子結構設計三個層面重構聚酯的合成路徑，被認為是實現塑料循環經濟的關鍵起點。

  近年來，以生物質為原料的單體替代路線受到廣泛關注。一方面，針對 PET 等芳香族聚酯，研究者正探索以木質素、糖類或生物基平臺化合物為起點制備對苯二甲酸及其衍生物，推動“部分生物基”乃至“全生物基”聚酯材料的發展（圖2）。這些策略為降低對石油資源的依賴提供了可行路徑，但在成本控制和規模化制備方面仍面臨挑戰；另一方面，乳酸、乙二醇、丁二醇等脂肪族單體已可通過發酵或生物轉化獲得，并成功應用于PLA及相關聚酯體系（圖3）。

  在聚合過程中，綠色催化體系的開發是降低環境風險的重要方向。傳統的Sb、Sn等金屬催化劑雖具有較高活性，但存在殘留毒性和環境隱患。相應地，低毒金屬催化劑以及酶催化等新體系逐漸受到重視，它們有望在更溫和條件下實現高效聚合，并減少后處理負擔。同時，溶劑自由聚合、連續流反應等過程強化策略，也為降低能耗和提升工業可行性提供了新的思路。值得注意的是，聚酯合成的研究重點正從單純追求材料性能，轉向兼顧全生命周期可持續性的“循環友好型設計”。通過在分子結構中引入可控解聚單元、可逆鍵或可選擇性回收的結構模塊，研究者試圖從源頭上解決聚酯難以高效閉環回收的問題。這種“為回收而設計”的理念，為后續聚酯的高效回收與升級回收奠定了分子層面的基礎。

圖4 PET在酸性和堿性條件下發生水解的基本反應機制。

圖5 多種化學回收(醇解，糖酵解)與耦合（光熱）轉化策略，并結合技術經濟分析，說明這些方法在實際應用中的潛力與挑戰。

圖6 微生物和工程化酶對PET的分解過程，揭示了生物催化在精準回收和混合塑料處理中的應用前景。

  隨著聚酯塑料產量的持續增長，其廢棄后的高效回收已成為塑料污染治理與資源循環利用中的核心議題。相較于合成階段的綠色化改造，回收環節更直接決定了聚酯材料能否真正進入閉環循環。目前，聚酯的回收方式主要包括物理/機械回收、化學回收以及生物回收等路徑，不同方法在回收效率、產物質量和環境影響方面各具優勢與局限。

  傳統的機械回收依賴于清洗、粉碎和熔融再加工，工藝相對成熟、成本較低，但對原料純度和分選要求較高，且多次循環會導致聚合物鏈降解、性能劣化，難以實現高值利用。相比之下，化學回收通過斷裂酯鍵，將聚酯解聚為單體或低聚物，可在理論上實現材料性能的完全恢復，因此被視為實現真正閉環回收的重要途徑。常見的化學回收方式包括水解（圖4）、醇解（圖5）和胺解等，其反應條件和產物選擇性受催化劑、溶劑體系及反應參數的顯著影響。

  近年來，為降低化學回收過程中的能耗與環境負擔，研究者發展了多種溫和高效的解聚策略，例如光熱催化（圖5）以及生物催化回收（圖6）等新體系。這些方法在提高反應速率和選擇性的同時，也增強了對混合塑料體系的適應性，為復雜塑料廢棄物的處理提供了新的可能。此外，針對生物基聚酯，酶催化回收逐漸展現出獨特優勢，其高選擇性和溫和反應條件使其在特定塑料體系中具備良好的應用前景。

  總體來看，現有聚酯回收技術在實驗室層面已取得顯著進展，但在規模化應用中仍面臨分選成本高、反應條件苛刻以及經濟性不足等現實問題。這也促使研究重心進一步從“回收本身”轉向“回收產物的高值利用”，為后續的聚酯升級回收與資源增值奠定基礎。

圖7 熱催化路徑下PET的轉化方式，并評估其在資源利用和環境影響方面的綜合表現。

圖8 光催化體系中聚酯及其解聚產物的轉化路徑，說明通過合理設計催化劑結構，可以實現對產物選擇性的精準調控。

圖9 電催化回收與升級的反應路徑、產物分布及經濟分析，體現了“塑料-電-化學品”耦合的新思路。

  在實現聚酯高效解聚的基礎上，如何進一步提升回收產物的附加值，成為當前塑料循環研究的重要發展方向。傳統回收路徑往往以“回到單體”為終點，其經濟競爭力在很大程度上依賴于原生單體價格波動，難以充分體現廢塑料作為碳資源的潛在價值。相比之下，升級回收通過將聚酯及其解聚產物轉化為高附加值化學品或功能材料，為塑料循環利用提供了更具吸引力的技術路徑。

  近年來，熱催化、光催化和電催化等方法被廣泛用于聚酯的升級轉化。在熱催化體系中，聚酯可在金屬或酸堿催化劑作用下轉化為芳香化合物、燃料前驅體或功能材料（如 MOF）（圖7），但通常需要較高溫度，能耗和選擇性仍有待優化。相較而言，光催化和電催化能夠在溫和條件下驅動酯鍵斷裂及后續重排反應，實現對反應路徑和產物分布的精細調控，逐漸成為研究熱點（圖8，9）。

  與此同時，生物催化在聚酯升級回收中的潛力也開始顯現。通過酶催化或微生物代謝，解聚得到的單體和低聚物可進一步轉化為氨基酸、有機酸或其他高值化學品，展現出高度選擇性和良好的環境兼容性。這類方法尤其適用于結構明確的生物基聚酯體系，為“從塑料到化學品”的綠色轉化提供了新思路。

  總體而言，聚酯升級回收正在從概念驗證走向多技術融合的發展階段。通過將化學回收、生物轉化與光電催化等策略相結合，有望突破傳統回收的價值瓶頸，真正實現聚酯塑料從“廢棄物”到“高價值資源”的轉變。這一方向不僅拓展了塑料循環利用的邊界，也為構建低碳、可持續的材料體系提供了新的可能。

圖10 總結了不同階段可采用的關鍵策略，展示了構建聚酯塑料循環經濟體系的整體框架。

  總體來看，聚酯塑料的可持續發展已不再是單一技術問題，而是一個貫穿原料來源、材料合成、回收路徑與價值重構的系統工程。本綜述圍繞聚酯塑料的全生命周期，系統梳理了從生物基單體與綠色合成策略，到化學與生物回收，再到光、電、熱等多技術融合的升級回收路徑，展現了聚酯材料從“高消耗品”向“可循環碳資源”轉變的清晰脈絡。

  可以看到，傳統以性能和成本為核心的材料設計邏輯正在發生轉變，取而代之的是為循環而設計、為減碳而優化的新范式。無論是合成階段引入可再生碳源，還是回收階段提升選擇性與能效，亦或是通過升級回收打破“回收即降級”的價值瓶頸，其共同目標都是提升塑料體系在資源、環境和經濟維度上的整體效率。

  然而，實驗室層面的技術突破并不等同于產業落地。分選成本、能耗控制、催化劑穩定性以及技術經濟可行性，仍是聚酯循環體系走向規模化應用必須面對的現實挑戰。未來，聚酯塑料的可持續路徑將更加依賴跨學科協同，在材料科學、催化化學、生物技術與工程放大的共同作用下，推動從“概念循環”走向“真實循環”。從這個意義上看，聚酯塑料或許并不是塑料污染問題的終點，而是塑料循環經濟中最有希望率先實現閉環與高值化利用的突破口之一。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202521680.