位於滑鐵盧大學的研究人員開發出一種太陽能驅動的方法，將塑膠廢料轉化為醋酸，這是醋的主要成分。該過程利用陽光和專門設計的催化劑，從分子層面上分解塑膠，為無需向大氣中添加二氧化碳的廢物升級提供了一條潛在的新途徑。研究團隊設計了一種生物啟發的級聯光催化系統，該系統圍繞嵌入氮化碳中的鐵單原子構建。當暴露於陽光下時，該材料觸發一系列化學反應，將常見的塑膠聚合物高選擇性地轉化為醋酸。
與許多依賴熱能或化石燃料能源的回收方法不同，這種方法運行於太陽能並在水中進行，這使其特別適合處理水體環境中的微塑膠。該系統在PVC、PP、PE和PET等廣泛使用的塑膠上進行了測試，並在處理混合塑膠流時仍然保持有效，這是現實世界廢物處理的一個關鍵要求。
塑膠廢料的累積，尤其是微塑膠，已在海洋和陸地生態系統中被檢測到，這引發了對野生生物和人類健康影響的關注。該研究的目標是通過利用陽光將微塑膠廢料轉化為高價值產品，來解決塑膠污染的挑戰。滑鐵盧大學的機械和機電工程教授、唐家族新材料與可持續性主席吳逸民博士表示，這項研究的指導者是滑鐵盧的博士生魏偉。
該催化劑的設計靈感來自自然系統，某些真菌利用酶逐步分解複雜的有機物質。滑鐵盧團隊以此為基礎，工程化了一條級聯反應途徑，逐步降解塑膠聚合物成為醋酸。該系統的核心是分散在氮化碳框架中的孤立鐵原子，這些單原子位點在陽光下提高了反應控制和效率，使得選擇性地生產醋酸而不是混合副產品成為可能。
醋酸在工業上應用廣泛，從食品生產到化學製造和能源系統。將塑膠廢料轉化為這種化合物，能夠創造附加價值的產品，同時減少污染。研究人員還進行了技術經濟分析，以評估其商業可行性。水資源研究所的執行董事、技術經濟分析文章的共同作者羅伊·布勞爾表示，從商業和社會的角度來看，這項創新的財務和經濟效益似乎是有前景的。
吳博士強調了這一方法的環境優勢。這種方法利用豐富且免費的太陽能來分解塑膠污染，而不會向大氣中添加額外的二氧化碳。由於反應在水中進行，並在化學層面上分解塑膠，這可能提供了一種直接處理微塑膠而不僅僅是過濾它們的方法。儘管該系統仍處於實驗室階段，團隊表示，它可以通過材料工程和製造技術的進步進一步優化和擴展。該研究已發表在《先進能源材料》期刊上。
