海南三亞崖州灣科技城，從海洋打撈上來(lái)的五花八門(mén)的塑料垃圾——附著(zhù)泥沙的塑料袋、混著(zhù)海水的廢棄塑料瓶、被海藻纏結的尼龍漁網(wǎng)，正被陽(yáng)光“溫柔切割”。兩年前，為破解“白色污染”這個(gè)令人頭疼的頑疾，華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授姜雪峰和他的團隊“以光為刃”，在海邊開(kāi)啟了一場(chǎng)直奔產(chǎn)業(yè)的降塑實(shí)驗。而今，曾依賴(lài)焚燒填埋處理、在自然中仍可存留數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(xué)海南研究院海洋塑料循環(huán)研發(fā)中心進(jìn)行光解塑料實(shí)驗。(受訪(fǎng)者供圖)

　　一束破解悖論的午后陽(yáng)光

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

　　如果能把回收的塑料轉化為高價(jià)值原料，走通循環(huán)利用的閉環(huán)，就能讓其生命“圓滿(mǎn)”?？墒?，普通自然條件和微生物都對它束手無(wú)策。2011年，姜雪峰團隊開(kāi)始琢磨塑料降解的破局之道。“傳統技術(shù)依賴(lài)高溫高壓這種‘蠻力’，能耗高得嚇人，還會(huì )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(shuō)可持續發(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(méi)有可能在常溫常壓下，讓塑料乖乖降解?

　　一個(gè)午后，陽(yáng)光透過(guò)實(shí)驗室玻璃窗，在儀器上投下明亮的光斑。姜雪峰盯著(zhù)那片光亮頓悟：太陽(yáng)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(shuō)不定能釋放意想不到的力量。

　　長(cháng)期深耕硫元素研究的姜雪峰在調控硫的多價(jià)態(tài)氧化時(shí)，發(fā)現了一位很有分寸的“拆解工”——鈾238。它既能切斷目標化學(xué)鍵，又不會(huì )“用力過(guò)猛”導致額外污染。他意識到，這種“恰到好處”或許正是解開(kāi)塑料降解難題的鑰匙。

　　實(shí)驗很快證實(shí)了他的想法，鈾238“偏愛(ài)”460納米的藍光，而隨處可見(jiàn)的太陽(yáng)光恰好覆蓋這個(gè)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(xiàn)，實(shí)現“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(xué)海南研究院海洋塑料循環(huán)研發(fā)中心進(jìn)行光解塑料實(shí)驗。(受訪(fǎng)者供圖)

　　一場(chǎng)扎根真實(shí)的技術(shù)驗證

　　然而，現實(shí)中的廢塑料并不單純。“買(mǎi)一包純品塑料來(lái)做實(shí)驗很容易，但這不能解決真問(wèn)題。”姜雪峰指著(zhù)回收來(lái)的各式樣品舉例說(shuō)，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(xiàn)，還摻雜著(zhù)交聯(lián)劑、抗紫外劑等“難纏”的化學(xué)制劑。

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

　　“真實(shí)、廢舊、低能耗”這三個(gè)詞被姜雪峰寫(xiě)在實(shí)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(wú)限接近真實(shí)，2023年，姜雪峰索性把實(shí)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(shí)，這里更是直面海洋垃圾的“前線(xiàn)”，各種廢塑料歷經(jīng)風(fēng)吹日曬，依舊頑固地保持著(zhù)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(shí)踐地。

　　

 

　　“海洋守護者二號”水面清掃無(wú)人船(圖/上海交通大學(xué))

　　今年6月，華東師范大學(xué)海南研究院與上海交通大學(xué)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(shí)驗室”，攜手開(kāi)啟了一場(chǎng)“垃圾處理接力賽”。上海交大研制的清掃設備忙著(zhù)從海底、水面、沙灘把廢塑料撈上來(lái)，轉頭送進(jìn)姜雪峰的實(shí)驗室進(jìn)行光解——一邊專(zhuān)心“撿”，一邊埋頭“拆”，雙方配合默契。那些曾被判定“價(jià)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(diǎn)。

　　塑料的“需求井噴”還未到來(lái)

　　背靠大海這座天然實(shí)驗室，姜雪峰的降塑實(shí)驗不斷加速：2023年，團隊攻克了生活塑料垃圾的降解;2024年，實(shí)現了塑料多級結構拆解;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(guò)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(méi)有抵達頂端。在姜雪峰看來(lái)，現在只是人類(lèi)對高性能塑料需求的起點(diǎn)，未來(lái)30年將迎來(lái)更多新型塑料的應用“井噴”——隨著(zhù)電子產(chǎn)品、交通工具、航空航天等領(lǐng)域對小型化、輕量化的追求，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，已被廣泛應用于醫療、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域，全球年需求量達10萬(wàn)噸且在持續增長(cháng)。

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

　　

 

　　姜雪峰團隊正在華東師范大學(xué)海南研究院海洋塑料循環(huán)研發(fā)中心進(jìn)行光解塑料實(shí)驗。(受訪(fǎng)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(jìn)中試生產(chǎn)，其中一家專(zhuān)門(mén)研發(fā)用于生產(chǎn)的設備和裝置，逐步搭建起各類(lèi)流體化系統、光催化系統和自動(dòng)化降解系統，形成一套完整的解決方案。

　　什么時(shí)候能真正實(shí)現垃圾變原料的量產(chǎn)?姜雪峰坦言，技術(shù)工程化、工程產(chǎn)業(yè)化比走通實(shí)驗室里的“從0到1”涉及的問(wèn)題更復雜，包括技術(shù)標準、市場(chǎng)對接等多個(gè)環(huán)節，需要數百次的中試驗證來(lái)確保生產(chǎn)流程和產(chǎn)品的穩定性、安全性和可控性。