我校化工生命工程系清洁能源及环境催化剂研究室（https://catalysis.seoultech.ac.kr，教授卢仁秀、学生权泰恩 和高丽大学教授元王渊 、高丽大学学生安秉灿 、韩国化学研究院博士姜基赫 在国际知名学术期刊《Nature Communications》（IF=14.7，JCR前5.6%）上发表了论文，内容是关于将废塑料转化为高附加值液体燃料的催化反应。
 

▲ （左起）首尔科学技术大学教授卢仁秀、首尔科学技术大学学生权泰恩、高丽大学教授元王渊、高丽大学学生安秉灿、韩国化学研究院博士姜基赫
 

目前，全球塑料产量约4亿吨，但其中以填埋（75%）和焚烧（14%）方式处理的居多，回收率仅为11%。本次发表的论文以“Unraveling the Role of Water in Mechanism Changes for Economically Viable Catalytic Plastic Upcycling”为题，提出了催化工艺技术，可利用作为环境污染主要原因的废塑料，选择性地生产汽油及柴油等高附加值燃料。
 
特别是主要用于包装容器、塑胶等且使用周期短的聚烯烃类废塑料约占废塑料总产生量的55%，但至今为止存在因投入产出率和经济实用性低而无法适当回收的问题。该研究团队开发了一种通过在聚烯烃类废塑料升级回收工艺中加水来提高催化反应性的技术，为塑料的回收利用开辟了新的可能性。
 

▲ 新阐明的聚乙烯类塑料催化升级回收（中，紫色）反应机理
 

通讯作者卢仁秀教授研究团队以前为了提高聚烯烃类废塑料升级回收工艺的效率，开发出了多种催化剂，并在知名学术期刊上发表了论文，本研究阐明了至今尚未发现的水在聚烯烃类废塑料升级回收工艺中的作用。
 
在亚烯烃类废塑料升级回收工艺中，发现水在含有质子酸位点的Ru/Zeolite-Y催化剂中增强了催化反应性，还发现通过防止在加水时的反应中产生碳沉积（焦化）现象可提高催化剂的反应稳定性。
 
实际以各种废塑料（聚乙烯、聚丙烯）为对象进行实验，结果发现，通过加水，反应性得到提高，附加值高的液体燃料的生产效率得到增加。
 

▲ 新阐明的聚乙烯塑料催化反应机理
 

 
此外，与高丽大学元王渊教授研究团队合作，进行了技术经济性（TEA）及环境性（LCA）分析，结果显示，该工艺可以代替现有的基于化石燃料的生产工艺，从而减少二氧化碳排放量。同时，确认了因加水而提高的反应性可以进行经济上可以实现的工艺开发。
 
除了聚乙烯类塑料升级回收之外，研究团队计划今后还将研究能适用于其他种类乃至混合废塑料的催化剂。
 
本研究是在韩国研究财团、韩国环境产业技术院、韩国能源技术评价院的支持下进行的。
 
www.nature.com/articles/s41467-024-54495-5