你是否曾想过,丢弃的塑料最终去了哪里?PET瓶可以清洗、粉碎、熔化,从而获得新生。但大多数日常用品——玩具、床垫、汽车座椅——都是由不同的塑料制成,这些塑料熔化后无法混合,最终产生无法利用的污染材料。分类既困难又昂贵,因此大多数混合塑料垃圾最终都被焚烧或填埋,这些材料就此永久消失了。
2026年7月9日,一个日本研究团队在《应用化学国际版》上发表了一项潜在的解决方案。该研究团队利用一种新开发的催化剂和氢气,在混合塑料废料中选择性地分解聚氨酯(PU),同时完整保留了共存的聚酯和聚酰胺材料,以便进行进一步的加工和回收。

九州大学工学部岩崎孝紀教授表示:“聚氨酯是第六大最常用的聚合物,存在于纺织品、海绵和汽车座椅中,但它仍然很大程度上被排除在回收系统之外。与PET不同,聚氨酯加热后不会熔化,所以我们需要直接破坏其化学键。”
挑战在于,在实际产品中,聚氨酯几乎总是与聚酯和尼龙混合或粘合在一起。现有的化学方法可以分解聚氨酯,但会在此过程中损坏其他材料,导致单独回收无法实现。
岩崎孝紀教授与东京大学和日本产业技术综合研究所的研究人员合作,找到了一种解决办法。他们将铱基催化剂与酚盐(铱催化剂的活化剂)结合,并在130-170°C的温度下使用氢气,成功地分解了混合塑料废料中的聚氨酯材料,而共存的聚酯和尼龙则完全保持不变。
岩崎孝紀教授指出:“在标准化学中,酯的反应活性高于酰胺,酰胺的反应活性高于氨基甲酸酯。这意味着聚酯应该先于尼龙分解,尼龙又应该先于聚氨酯分解。通过结合铱催化剂和合适的添加剂,我们彻底颠覆了这一顺序。反应活性最低的键首先被切断,而反应活性较高的键却不受影响。”
除了实验室实验,该研究团队还在实际的商业产品上测试了该方法。他们成功地处理了一块厨房海绵和一件混纺内衣(其中含有聚氨酯、聚酯和尼龙),聚氨酯分解成重复使用的组分,而聚酯和尼龙则保持完整。该方法也适用于手机壳和报废汽车座椅。
由于该工艺在同一过程中实现了材料分离和化学回收,它为那些长期被认为过于复杂而无法处理的废弃物开辟了新的可能性。研究团队尤其看到了报废车辆回收和床垫处理领域的潜力——这两个行业产生大量聚氨酯废弃物,而目前的回收解决方案却十分有限。
这项研究也反映了材料设计领域一个更广泛的矛盾。面对回收难题,制造商越来越多地用更易于回收的替代品来取代高性能材料。
岩崎孝紀教授补充道:“日本新干线列车就是一个很好的例子。新型号的列车已经用聚酯纤维取代了聚氨酯(PU)座椅垫。聚酯纤维更容易回收,但舒适度明显下降。如果我们能够妥善处理混合塑料,制造商就无需再做出这种权衡了。”
研究团队承认,成本和规模化问题仍有待解决。催化剂的核心金属铱比较昂贵。寻找更经济的替代品并提高催化效率是接下来的关键步骤。