乳酸PLA來源于作物淀粉，屬于生物基可降解材料，正值市場熱點。目前的應(yīng)用范圍多為一次性塑料。比如此次2022年舉辦的冬奧會，就大量使用了聚乳酸材質(zhì)的一次性可降解塑料制品。聚乳酸PLA受到關(guān)注，主要在兩點：生物基來源，碳減排優(yōu)勢巨大。可降解，能夠做堆肥處理，隨著“生物降解”的概念趁勢而起。今天為大家總結(jié)三種聚乳酸回收技術(shù)。
1、化學(xué)循環(huán)：聚乳酸-丙交酯-聚乳酸
四川大學(xué)王玉忠院士團隊與豐原生物簽訂“聚乳酸化學(xué)閉環(huán)循環(huán)技術(shù)”項目合作協(xié)議。
根據(jù)協(xié)議，雙方將圍繞王玉忠院士團隊“聚乳酸的化學(xué)閉環(huán)循環(huán)技術(shù)”開展合作，安徽豐原生物技術(shù)股份有限公司將投入上億元經(jīng)費支持王玉忠院士團隊，將這項成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
王玉忠院士團隊經(jīng)過長期的基礎(chǔ)研究，取得了突破，實現(xiàn)了聚乳酸解聚回收丙交酯的回收率和光學(xué)純度都遠(yuǎn)高于國際上同類技術(shù)已有的最高水平，使聚乳酸集生物基、可循環(huán)、易回收和可降解為一身成為現(xiàn)實，成為一種典型的低碳、環(huán)保的高分子材料。
2、化學(xué)循環(huán)：PLA-PLA，聚合物到聚合物
雖然聚乳酸可以在自然界中降解，但該過程通常需要較長時間和特定的降解條件，且其降解產(chǎn)物是二氧化碳與水，無法實現(xiàn)直接快速循環(huán)利用。通過化學(xué)循環(huán)的方式實現(xiàn)聚乳酸的回收利用，提供了廢棄聚乳酸后處理的一種有效解決途徑。當(dāng)前研究大多是將廢棄聚乳酸轉(zhuǎn)化為乳酸烷基酯，但是通過該過程循環(huán)獲得高分子量聚乳酸材料，需要將乳酸烷基酯水解成乳酸，預(yù)聚成低聚物、二聚成丙交酯，然后聚合獲得聚乳酸，成本貴且效率低（圖1）。因此，實現(xiàn)直接將廢棄聚乳酸材料轉(zhuǎn)化為新聚乳酸材料具有研究價值和應(yīng)用前景。
中國科學(xué)院青島能源研究所研究員王慶剛帶領(lǐng)的催化聚合與工程研究組發(fā)展出聚合物降解再聚合的升級化學(xué)循環(huán)新策略（“DE-RE polymerization”strategy），以“聚合物到聚合物”方式實現(xiàn)了聚乳酸廢棄物到新聚乳酸材料的循環(huán)再利用過程。該策略反應(yīng)條件溫和，副反應(yīng)少，減少了完全重新生產(chǎn)聚乳酸的原料消耗，提高了聚乳酸的回收再利用效率。在再聚合過程中，通過加入不同類型單體可以獲得性質(zhì)各異的最終材料。
該成果為聚乳酸循環(huán)提供了新的解決思路。該策略在化學(xué)回收方面有效，并在聚合物的改性和合成方面具有發(fā)展前景。
3、高值化回收：高效制備丙氨酸
北京大學(xué)馬丁/王蒙課題組在國際上首次報道了一種將聚乳酸塑料催化轉(zhuǎn)化為丙氨酸的新過程。采用Ru/TiO2催化劑，在無外加氫氣的條件下，氨水簡單加熱處理即可實現(xiàn)聚乳酸塑料高效制備丙氨酸（77%收率,反應(yīng)溫度140度）。
研究表明，PLA在氨水中首先氨解形成乳酰胺，接著乳酰胺水解生成乳酸銨，乳酸銨再進(jìn)一步在催化劑表面胺化形成丙氨酸。
同位素示蹤實驗表明，乳酸銨α-H的活化是反應(yīng)的重要步驟，且反應(yīng)遵循脫氫-胺化-再加氫路線。而金屬催化劑對于α-H的活化、后續(xù)胺化均起到了關(guān)鍵作用。通過分離-循環(huán)可以進(jìn)一步提高丙氨酸的產(chǎn)率，丙氨酸總體選擇性可達(dá)94%，純度超過95%。
