海南三亞崖州灣科技城，從海洋打撈上來的五花八門的塑料垃圾——附著泥沙的塑料袋、混著海水的廢棄塑料瓶、被海藻纏結(jié)的尼龍漁網(wǎng)，正被陽光“溫柔切割”。兩年前，為破解“白色污染”這個令人頭疼的頑疾，華東師范大學化學與分子工程學院教授姜雪峰和他的團隊“以光為刃”，在海邊開啟了一場直奔產(chǎn)業(yè)的降塑實驗。而今，曾依賴焚燒填埋處理、在自然中仍可存留數(shù)百年的頑固污染物正逐步走上“重生之路”。

　　

 

　　姜雪峰團隊正在華東師范大學海南研究院海洋塑料循環(huán)研發(fā)中心進行光解塑料實驗。(受訪者供圖)

　　一束破解悖論的午后陽光

　　“塑料是20世紀最偉大的發(fā)明之一，但人類創(chuàng)造塑料時，沒畫完其生命周期的另一半圓。”在姜雪峰眼里，塑料令人“愛恨交織”：沒有哪一種材料能像塑料一樣輕便、堅韌、廉價，但它極其頑固，難以降解，不僅威脅環(huán)境，其微小顆粒還會順著食物鏈危及海洋生物和人類健康。

　　如果能把回收的塑料轉(zhuǎn)化為高價值原料，走通循環(huán)利用的閉環(huán)，就能讓其生命“圓滿”。可是，普通自然條件和微生物都對它束手無策。2011年，姜雪峰團隊開始琢磨塑料降解的破局之道。“傳統(tǒng)技術(shù)依賴高溫高壓這種‘蠻力’，能耗高得嚇人，還會產(chǎn)生大量碳排放和有毒物質(zhì)。企業(yè)撐不起產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，更別說可持續(xù)發(fā)展了。”老路走不通，團隊索性換了種思路——與其“硬碰硬”，不如找條“巧路”：有沒有可能在常溫常壓下，讓塑料乖乖降解?

　　一個午后，陽光透過實驗室玻璃窗，在儀器上投下明亮的光斑。姜雪峰盯著那片光亮頓悟：太陽光是一種清潔可再生的能源，普通光照或許威力有限，但如果有合適的催化劑“助攻”，說不定能釋放意想不到的力量。

　　長期深耕硫元素研究的姜雪峰在調(diào)控硫的多價態(tài)氧化時，發(fā)現(xiàn)了一位很有分寸的“拆解工”——鈾238。它既能切斷目標化學鍵，又不會“用力過猛”導致額外污染。他意識到，這種“恰到好處”或許正是解開塑料降解難題的鑰匙。

　　實驗很快證實了他的想法，鈾238“偏愛”460納米的藍光，而隨處可見的太陽光恰好覆蓋這個波段。由此，塑料被分解成高純度單體，可直接用于合成新材料，重新回到生產(chǎn)線，實現(xiàn)“生產(chǎn)-應用-降解-再生”的生命閉環(huán)。

　　

 

　　姜雪峰團隊正在華東師范大學海南研究院海洋塑料循環(huán)研發(fā)中心進行光解塑料實驗。(受訪者供圖)

　　一場扎根真實的技術(shù)驗證

　　然而，現(xiàn)實中的廢塑料并不單純。“買一包純品塑料來做實驗很容易，但這不能解決真問題。”姜雪峰指著回收來的各式樣品舉例說，一只飲料瓶包含硬質(zhì)的瓶蓋、軟質(zhì)的瓶身，以及黏合劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和色素;而漁網(wǎng)除了塑料編織線，還摻雜著交聯(lián)劑、抗紫外劑等“難纏”的化學制劑。

　　回收塑料的不完美，還在于它充滿生活氣息。 “誰扔垃圾前，會特意將它洗干凈?”為了讓“光解”塑料的想法在真實場景中過招，姜雪峰的實驗室里總堆著些“臟東西”：廚余垃圾中的油污塑料、被雨水浸泡的戶外地毯、磨損嚴重的汽車塑料配件，這些附著污漬的“原生態(tài)”垃圾，才是新技術(shù)真正的“考場”。要知道，常規(guī)方法碰上這些“帶雜質(zhì)的硬骨頭”就犯難，而光催化技術(shù)能兼容各類臟污，避免產(chǎn)生二次污染。

　　“真實、廢舊、低能耗”這三個詞被姜雪峰寫在實驗室的白板上，這是光解技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化的“指南針”。為了無限接近真實，2023年，姜雪峰索性把實驗室搬到了海南三亞的大海邊。這里不僅光照充足，海水中也富含催化光解的鈾238。同時，這里更是直面海洋垃圾的“前線”，各種廢塑料歷經(jīng)風吹日曬，依舊頑固地保持著原始形態(tài)，成為海洋生態(tài)難以消化的“梗阻”。海洋垃圾的處理需求與光、鈾資源的天然匹配，讓崖州灣科技城成為光解塑料技術(shù)的最佳實踐地。

　　

 

　　“海洋守護者二號”水面清掃無人船(圖/上海交通大學)

　　今年6月，華東師范大學海南研究院與上海交通大學海南研究院在崖州灣聯(lián)合成立“海洋塑料綠色循環(huán)聯(lián)合實驗室”，攜手開啟了一場“垃圾處理接力賽”。上海交大研制的清掃設備忙著從海底、水面、沙灘把廢塑料撈上來，轉(zhuǎn)頭送進姜雪峰的實驗室進行光解——一邊專心“撿”，一邊埋頭“拆”，雙方配合默契。那些曾被判定“價值耗盡”的塑料垃圾，在光催化的“魔法”下，從應用末端走向新材料的起點。

　　塑料的“需求井噴”還未到來

　　背靠大海這座天然實驗室，姜雪峰的降塑實驗不斷加速：2023年，團隊攻克了生活塑料垃圾的降解;2024年，實現(xiàn)了塑料多級結(jié)構(gòu)拆解;2025年，他們將目標瞄準更難處理的工程塑料，目前光解回收率已達85%。

　　經(jīng)過14年研究探索，光解技術(shù)已能分解30多種塑料，但降塑技術(shù)的爬坡還沒有抵達頂端。在姜雪峰看來，現(xiàn)在只是人類對高性能塑料需求的起點，未來30年將迎來更多新型塑料的應用“井噴”——隨著電子產(chǎn)品、交通工具、航空航天等領(lǐng)域?qū)π⌒突⑤p量化的追求，高性能塑料將逐步取代金屬材料。以聚砜塑料為例，這種“塑料界的鋼鐵”比金屬還輕，而且抗腐蝕、耐高溫、強度高，已被廣泛應用于醫(yī)療、汽車、航空航天等領(lǐng)域，全球年需求量達10萬噸且在持續(xù)增長。

　　對此，姜雪峰把目光放到了更遠。他說：“材料領(lǐng)域的研究者都在探索新型高分子材料，以滿足更多未來需求。隨著新型塑料不斷涌現(xiàn)，降解技術(shù)會面臨更多挑戰(zhàn)，但也會孕育更多突破機會。”

　　

 

　　姜雪峰團隊正在華東師范大學海南研究院海洋塑料循環(huán)研發(fā)中心進行光解塑料實驗。(受訪者供圖)

　　目前，光解塑料相關(guān)技術(shù)已孵化出2家企業(yè)推進中試生產(chǎn)，其中一家專門研發(fā)用于生產(chǎn)的設備和裝置，逐步搭建起各類流體化系統(tǒng)、光催化系統(tǒng)和自動化降解系統(tǒng)，形成一套完整的解決方案。

　　什么時候能真正實現(xiàn)垃圾變原料的量產(chǎn)?姜雪峰坦言，技術(shù)工程化、工程產(chǎn)業(yè)化比走通實驗室里的“從0到1”涉及的問題更復雜，包括技術(shù)標準、市場對接等多個環(huán)節(jié)，需要數(shù)百次的中試驗證來確保生產(chǎn)流程和產(chǎn)品的穩(wěn)定性、安全性和可控性。