潮新闻客户端 执笔 翁云骞
矿泉水瓶、家电外壳、医用器材、农用地膜……在我们身边，塑料制品无处不在。
据联合国环境署统计数据，全球每年产生约4亿吨塑料垃圾，绝大部分塑料在废弃后无法高效回收，成为困扰全球环境治理的一道难题。
前不久，北京大学团队在顶刊《自然》发布重磅科研成果。借助先进的固体核磁共振技术，他们像“做体检”一样精准识别混合塑料中的关键成分，再根据这些成分的特性定制专属“化学反应”，进而生产出高附加值化学品，打破了传统模式下混合废塑料回收利用难的技术瓶颈。
作为塑料生产和消费大国，中国塑料循环市场已步入千亿级蓝海时代。废塑料“体检”有啥门道？一项项转化利用的“黑科技”，能为塑料再生带来新解法吗？
基于核磁测试引导的真实塑料正交转化。2025年6月25日在线发表于《自然》杂志 受访者供图
创新特殊的“体检”
作为医疗系统常用的病理检测手段，核磁共振（MRI）我们都不陌生。废塑料也能像人一样被体检诊断吗？
“和医用核磁设备不同，固体核磁仪使用的能量场要高得多。”北京大学化学与分子工程学院马丁教授告诉记者，原子核好比一个个小磁铁，当我们把这些“小磁铁”放在固体核磁仪中时，它们就会在大磁场作用下“跳舞”。
“我们不但可以看到这些‘小磁铁’如何‘舞动’，还能将其转化成我们可以理解的图形或数据。”马丁教授说。
实验室里，研究人员将已经预处理好的塑料样本装进检测管、密封，再放进占地5平方米大小的固体核磁仪器，旋转稳定，调制序列，伴随指示灯规律地闪烁，“体检”开始了。
“根据组分不同，最短只需几个小时就能拿到样品的二维分析报告。”团队一位核心成员介绍。
记者获悉，北京大学团队联合中国科学院大连化物所团队首次实现了用固体核磁共振技术来引导混合废塑料的转化工作。
混合废塑料之所以难以回收利用，主要原因在于不同种类的塑料结构和特性相差很大，不仅回收费时费力，循环利用的经济效益也十分有限。业界亟需一种高效且精准的识别新技术。
“想象一下，将包含常见塑料的混合垃圾送入仪器，屏幕上就能‘解读’出每种塑料独特的分子结构‘指纹’，催化转化也就能有的放矢。”马丁说。
马丁教授（右二）带领学生做实验，屏幕上呈现的即为二维核磁数据图。受访者供图
固体核磁设备很多实验室都有，但用来给混合废塑料进行成分分析还需要相应“软件”的配合。
“好比一台相机，镜头机身很高级，但是快门光圈组合却需要人去摸索。”2019年开始，马丁教授团队联合中国科学院大连化学物理研究所围绕脉冲序列、标准样品和真实废塑料材料开展了一系列富有开创性的研究工作。
转速、功率和接触时间怎么调？塑料分子的特征信号又如何识别区分……经过为期数月的努力，团队优化了实验方法，获得了高分辨率图谱，从而清晰地分辨出混合物中各种塑料的特征信号，甚至连占总量1%的微量成分都可以被检测出来。
此外，当标准样品的实验完成后，这种方法还能被应用于监测混合塑料转化为有价值化学品的过程，为整个转化过程提供“实时监控”。
马丁告诉记者，过去塑料回收需要“挑品种”，比如泡沫塑料、纺织品、农用地膜、包装膜等，现在通过新方法不仅可以“混着来”，还能“按图索骥”产出苯甲酸、乳酸、双酚A、丙氨酸等高价值化学品，产物价值相比传统模式有显著提高。
“这实际上是突破了塑料循环利用的一个技术‘无人区’。”马丁介绍，目前，他们已开始携手相关企业开展混合塑料的小批量精准分析和催化试验，加速新技术成果的转移转化进程。
日益激烈的赛道
塑料污染已逐渐成为仅次于气候变化的全球第二大焦点环境问题。资料显示，全球每年约有800万吨塑料进入海洋。塑料再生成为破解这一困局的关键钥匙。
作为塑料生产与消费大国，我国很早就开始了塑料再生技术的创新布局。紧跟塑料化工产业的绿色转型步伐，这两年，国内高校院所涌现出一批塑料回收领域的科创成果。
去年，北京大学团队就曾使用太阳光作为唯一能源，结合地球储量丰富的镍基催化剂，将人们日常使用的塑料垃圾混合物成功转化为了甲烷和氯化氢。
为把聚乙烯和尼龙这两种“水火不容”的塑料转化为高性能材料，大连理工大学团队研究实现了羰基在聚酮链中的宏观均匀分布，制备了同时含有极性和非极性结构的高分子拉链，为混合塑料回收打开了新思路。
利用传统的热催化技术，武汉大学资源与环境科学学院课题组实现了聚苯乙烯塑料的氧化降解。值得一提的是，这种方法还可以与现有石油化工设备兼容。
北大团队展示废塑料转化过程。受访者供图
相比保留原有塑料化学结构的传统物理再生技术，化学再生通过解聚反应将塑料分解为单体或小分子以实现材料的“逆向合成”。在龙头企业推动下，这条新赛道的竞争日趋白热化。
作为浙江废塑料化学循环领域的代表性企业，科茂环境借助“低温低压催化裂解同步重组”（PTO）和“高选择性催化裂解烯烃重组”（PTP）两项核心技术，成功实现将低值废塑料转化为高品质热解油。
国际上，不少国家和地区也发布了新型回收技术。日本东丽公司开发的化学再生工艺能将回收的聚酯纤维纯度提升至99.9%，达到食品级包装材料标准。荷兰一家公司将塑料垃圾热解为合成气，转化率高达95%。
得益于紧迫的产业转型需求和宽广的新技术应用市场，我国在塑料循环利用领域正形成一批具有原始竞争力的专利技术池。
记者留意到，工信部近期发布的《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录》中就有多项废塑料回收技术入选，涵盖了热裂解、化学循环、智能分选等多个方向。
苏州大学功能纳米与软物质研究院教授、博士生导师陈金星长期从事塑料循环利用技术研究。在他看来，虽然欧美等国家具备一定先发优势，但通过持续的技术创新和产业升级，我国已开始在不少细分领域“领跑”，“未来有望为全球塑料污染治理提供解决方案”。
变废为“金”的进阶
盛夏的广东，一台20万吨/年废塑料循环工业化装置在首次投料运行72小时后宣布试产成功，标志着全球首创连续化、规模化废塑料化学循环项目成功通过工业化验证。
“不同于通用的‘先热解制油、再加工成化工原料’的两步法流程，我们直接将其转化为高附加值化工原料，且产品收率高达92%以上。”广东东粤化学科技有限公司董事长张新功在接受采访时表示。
几个月前，由浙企科茂环境提供核心技术装置及运营支持的山东研控再生资源科技有限公司废塑料化学循环利用项目在潍坊市开工。项目建成后年产环保高附加值塑料热解油（溶剂油）3万吨，产品可应用于再生塑料生产等领域。
一个个新项目、新装备的开发落地，为塑料再生行业高质量发展注入强劲动能。
混合塑料垃圾样品。受访者供图
数据显示，2023年我国废塑料产生量约6200万吨，回收1950万吨，回收率约31.5%。业内人士估算，全国废塑料回收市场规模已超过1000亿元。
面对已经到来的千亿级蓝海时代，新技术要如何更快走向产线？
在陈金星看来，这不仅是技术问题，还需要好好算一笔“经济账”，“塑料回收不是高利润产业，尤其考虑成本和设备投入，政策引导和标准体系建设至关重要，需要进一步完善财税激励、绿色金融等配套措施。”
以最前端的回收环节为例，我国废塑料回收一直采用以个体回收为主的自发分散模式，链条冗长而且效率低下。此外，智能分拣设备应用场景有限，又进一步推高了运营成本。
对此，各地正在加速破题。
在宁波市奉化区，一项名为“海洋伙伴”的环保计划改变了塑料垃圾收集的既有逻辑。当地一方面以积分制吸引村民参与塑料垃圾回收，一方面研发“无人式交互+自动化处理”技术，以海洋伙伴环保舱为智能处理中台，构建一个智能处理中台、两个智能回收处置站以及在周边渔村投放N个特制垃圾桶的“1+2+N”回收矩阵。截至目前，已回收海洋废旧塑料超1400吨。
“只有足够规模的原材料供应才能撑起一条产业链的发展。”马丁说，这两年国内外诞生了很多户外运动新锐品牌，其实很多黑科技纺织面料都应用了废塑料再生技术。“我国既是塑料大国也是纺织大国，循环利用前景很可观。”
回收解决的是原料问题，但一个新产业要发展，还必须解决标准和产品认证等问题。
由于消费者对再生塑料产品了解不足，导致其支付意愿普遍较低。艾瑞咨询曾做过调研，仅有38%的用户愿意为100%再生塑料产品支付额外10%的溢价。此外，目前再生塑料主要被用于建筑管材、包装膜等低端领域，而食品级包装、汽车部件等高端领域占比仅为12%。
台州市椒江区“蓝色循环”海洋废弃物处置基地。资料图
面对前所未有的机遇，谁能在新技术、新工艺、新装备上率先布局，谁就能抢占未来竞争的先机。
今年全国两会上，全国政协委员、中国科学院院士、清华大学化学系教授李景虹就表示，国内外废塑料化学循环技术路线逐渐成熟，目前已进入产业化示范应用关键阶段，我国应高度重视、抢先布局。
2024年10月，新央企中国资源循环集团有限公司正式挂牌成立。这传递出国家在资源循环利用领域的清晰信号。成立仅10个月，中国资环集团就宣布成立9家子公司，业务涵盖线下资源回收网络建设和废钢回收、电子产品等耐用消费品回收以及废塑料回收加工等。
“发挥资源循环‘国家队’作用，开展高水平高价值成果转移转化、创新孵化和标准研制，贯通创新链、产业链、资金链和人才链。”相关负责人在接受采访时表示。
陈金星认为，行业下一步发展重点将是突破成本瓶颈、规模化应用等挑战，强化从智能分选设备到化学循环工厂的上下游紧密协作，推动更多新技术从实验室走向市场。
不远的将来，塑料将褪去 “污染者” 标签，以循环再生的角色重新进入我们的生活。
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