2026年1月7日,降塑再造(MIX-UP)团队中南京工业大学和南京农业大学合作在Angewandte Chemie International Edition发表题为《Solar-Biohybrid Upcycling of Polylactic Acid Plastics to Alanine》的研究成果,南农大邱博诚教授、南工大周杰副教授和华东理工练成教授为共同通讯作者,南工大谢彬博士为论文共同第一作者,MIX-UP团队姜岷教授和董维亮教授为实验设计提供了指导,该工作得到了国家重点研发计划循环经济专项(2024YFC3908300)、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金(BT2025030)等项目支持。
该研究开发一种在温和条件下将废弃聚乳酸塑料(PLA)升级转化为丙氨酸的太阳能-生物杂化系统。研究团队设计了一种生物-化学级联催化策略:首先利用一种经过计算辅助设计改造的肽酶突变体,在55°C、pH 10条件下将废弃商业化PLA吸管解聚转化为乳酸,转化率达92%;随后,直接将水解产物送入光催化系统,在可见光照射下,通过负载金属镍的ZnIn2S4催化剂,以氨为氮源,进一步实现将乳酸转化为高附加值的丙氨酸。
该集成系统在常温常压下运行,丙氨酸产率高达61.91 mmol·g⁻¹·h⁻¹,总收率达60%。进一步的机理研究表明,反应经由氧中心自由基路径进行,镍有效促进了光生载流子分离。生命周期评估表明,该串联系统的碳排放显著低于传统热催化和单步光催化工艺。该工作不仅为PLA塑料废弃物的高值化利用提供了可持续新路径,也为温和条件下实现废塑料到高附加值化学品的绿色转化提供了一种新的解决方案。
