近日，江蘇省農(nóng)科院資環(huán)所農(nóng)業(yè)面源污染治理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》期刊上發(fā)表題為“NanoFe3O4-catalyzed low-carbon upcycling of polyethylene microplastics: Mechanistic insights and environmental benefits”的研究成果，提出了一種基于納米酶Fe3O4的溫和類芬頓催化新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了聚乙烯微塑料的高效、低碳升級(jí)回收。團(tuán)隊(duì)聯(lián)合培養(yǎng)研究生張一凡為論文第一作者，何世穎研究員為通訊作者。

本研究創(chuàng)新性地利用納米Fe3O4的過氧化物酶樣活性，在100℃的溫和條件下持續(xù)產(chǎn)生羥基自由基（·OH），實(shí)現(xiàn)對(duì)聚乙烯微塑料中C–C鍵的選擇性斷裂。該過程在7小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了約50%的微塑料轉(zhuǎn)化，將其高效轉(zhuǎn)化為烷烴、棕櫚酸、醇類等多種高附加值化學(xué)品，產(chǎn)物具有低生態(tài)毒性，部分甚至可作為微生物碳源促進(jìn)植物生長。該系統(tǒng)在低于聚乙烯熔點(diǎn)的溫度下運(yùn)行，避免了高溫導(dǎo)致的反應(yīng)失控和有害物質(zhì)生成。通過密度泛函理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)表征相結(jié)合，研究揭示了納米Fe3O4表面Fe2+/Fe3+循環(huán)促進(jìn)·OH持續(xù)生成的催化機(jī)制，其活化能比傳統(tǒng)芬頓催化劑降低6.2%，從而在低溫下仍具有高催化效率。此外，研究團(tuán)隊(duì)開展了系統(tǒng)的生命周期評(píng)價(jià)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，結(jié)果表明該過程碳足跡僅為1.53 kg CO2 eq/kg MPs，比焚燒處理降低49%，且每處理1公斤微塑料可實(shí)現(xiàn)約0.73美元的凈收益，表現(xiàn)出良好的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。

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https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.126248