废塑料有序的分子构成单元使其成为制备高价值化学品或燃料的理想原料，在碳资源循环中发挥着关键作用。实现废塑料升级回收利用这一目标不仅需要精准设计解构反应系统，而且需要克服过程强化技术局限，要求基础研究和工业专业知识之间的密切配合。在此背景下，我们提出了推进废塑料化学回收技术路线图，对废塑料化学回收全链条技术挑战进行综合评估。

背景介绍

塑料制品消费量持续上升，一方面大量消耗化石资源，另一方面由于废塑料不当处置造成严重的环境污染。废塑料具有巨大的资源利用潜力，但焚烧或填埋等传统方法浪费了其固有价值。机械回收技术无法完全解决塑料污染问题，特别是在处理混合废塑料和保持其机械性能方面。开发经济可行的化学回收方法，以生产商业化学品或燃料，有望激励市场推进回收进程。

研究成果

依据原料特性和产物需求设计废塑料解构-重构提质路线。综合概括了4种不同的废塑料提质回收途径（如图 1a）：（1）直接解构为单体或低聚物；（2）解构同时进行原位官能化提质制备高值化学品；（3）解构后进行异位提质制备高值化学品；（4）混杂原料深度解构形成合成气和甲烷等小分子。另外，在废塑料重整方法的开发过程中，根据中间体转化特性加入NH₃·H₂O, CH₃OH 或者 O₂等具有成本效益的试剂，是实现功能化并产生更高价值化学品的可行方法。

废塑料化学回收需要经过系列流程，包括收集、分类、预处理、解构-重构反应和产品分离（图1b）。虽然催化技术方面的研究已取得较大进展，但对其他关键环节的研究却明显不足。在此背景下，我们列出了与废塑料化学回收过程相关的技术挑战。（1）强化聚合物转化过程中的热质传递，降低能耗，提高反应速率；（2）对能源消耗的评估应包括从反应阶段到获得最终产品的更全面的流程；（3）在预处理阶段控制杂质含量可确保催化剂和反应系统免受污染物的影响，同时避免最终产品受到污染；（4）评估催化剂成本和寿命，设计廉价金属及具有抗污染物能力的催化剂；（5）设计可分离的产品或可应用的混合物产品，并探索各种副产品（包括不凝烃类和焦炭）的应用，以提高其价值。

鉴于废塑料流和处理策略的多样性，原料可分为纯废塑料、混合废塑料和高度混杂废塑料，提出了废塑料精炼厂网络的管理策略（图2）：（1）对于需要进行低温解构（重整）的高纯度塑料流，主要重点攻克一步法制备单体或高价值化学合成，特别是精细化学品；（2）精炼设施网络将分布在不同工厂的小型液化装置与集中的大型精炼设施连接起来对混合塑料废物进行解构及提质制取化学品；（3）采用集中式设施处理富含复杂有机化合物的异质塑料废物流，深度解构后制备合成气或甲烷。

主要作者简介

袁浩然   中国科学院广州能源研究所研究员。从事含碳固废高效清洁转化基础理论与技术开发，主持国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）、“十四五”科教基础设施项目、国家重点研发计划项目等20余项课题，发表SCI/EI论文180余篇，获国家科技进步二等奖1项、省部级科技一等奖4项。

程磊磊   中国科学院广州能源研究所在站博士后，从事废塑料热化学回收研究，主持国家自然科学基金青年科学基金项目（C类）、中国博士后科学基金特别资助、国家重点研发项目子课题等7项课题，发表SCI/EI论文20余篇。

引用本文

Leilei Cheng, Xueru Chen, Jing Gu, et al.,  Chemical recycling of waste plastics: Current challenges and perspectives. Fundamental Research, 5(3) (2025)  919-922.

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