目前，全球每年產(chan) 出的塑料多達4億(yi) 噸，塑料汙染治理迫在眉睫。通過3年探索，一對師徒將“塑料變肥皂”這一瘋狂想法變成現實。相關(guan) 研究成果近日在《科學》發表。通過他們(men) 設計的特殊“壁爐”，塑料先被燃燒成蠟，再轉化為(wei) 高價(jia) 值的表麵活性劑和洗滌劑，比如肥皂。美國弗吉尼亞(ya) 理工大學副教授劉國良是論文通訊作者，目前在西北工業(ye) 大學做博士後的許振是第一作者。

　　1輪審稿、4個(ge) 月修改，《科學》對論文的接收非常順利，但許振和導師劉國良卻並不滿意。因為(wei) 發頂刊從(cong) 來不是他們(men) 的目標，真正把塑料變肥皂推向產(chan) 業(ye) 化、解決(jue) 實際環境問題，才是他們(men) 的初心。

　　塑料化為(wei) 肥皂：靈感來自壁爐

　　自2018年起，劉國良就一直在摸索塑料再利用的路子。要實現工業(ye) 應用，這條路必須簡單且經濟可行。

　　預計到2050年，全球塑料累計產(chan) 量將達到340億(yi) 噸，其中60%是使用最廣泛的聚乙烯和聚丙烯。

　　將聚乙烯和肥皂放在一起，似乎是八竿子打不著的事。但實際上，它們(men) 在分子層麵有著緊密關(guan) 聯。脂肪酸是肥皂等表麵活性劑的主要原料，其分子結構與(yu) 聚乙烯相似，隻是脂肪酸的碳鏈長度遠短於(yu) 聚乙烯的高分子長鏈。

　　也就是說，如果使聚乙烯的長鏈斷裂，生成長度合適的脂肪酸碳鏈，塑料變肥皂並非天方夜譚。

　　2020年聖誕節，結束一天工作的劉國良坐在壁爐旁取暖。當他凝視木頭燃燒的火光時，一個(ge) 靈感突然闖入腦海。劉國良迅速找來一個(ge) 塑料袋扔進壁爐，看到塑料袋劇烈燃燒，他又取來一勺食用油倒在木頭上，同樣產(chan) 生了劇烈燃燒。

　　劉國良想，木頭不完全燃燒會(hui) 生成煙霧，正是木材燃燒過程中纖維素分解成短鏈分子形成氣體(ti) 小分子的環節，完全燃燒後就會(hui) 生成二氧化碳。而塑料和木頭一樣，在壁爐中燃燒都是從(cong) 固態到氣態。

　　這似乎意味著，如果能準確控製聚乙烯的燃燒條件，在形成氣體(ti) 小分子之前停止燃燒過程，並恰好停止在類脂肪酸的階段，就可能得到碳鏈長度合適的分子。

　　劉國良隱隱覺得，這將是一個(ge) 絕佳的課題。為(wei) 此，他找到心目中的理想人選——當時正在弗吉尼亞(ya) 理工大學讀博士四年級的“90後”許振。

　　經過近3年的研究，他們(men) 打造出一個(ge) 特殊的“壁爐”。這個(ge) 燃燒反應裝置的精妙之處在於(yu) 溫度梯度的設置：反應裝置的底部溫度達到360℃，可以使聚乙烯的長鏈斷裂；而當產(chan) 生的煙霧上升進入冷區，這些分子會(hui) 冷凝，避免進一步燃燒分解成更小的氣體(ti) 分子。

　　經過這樣的反應，裝置裏最終形成的殘留物，就是他們(men) 要找的聚乙烯短鏈分子材料——蠟。

　　接下來，他們(men) 向裝置中注入空氣和硬脂酸錳催化劑，使裝置中的蠟進行氧化反應以及隨後的皂化反應，進而生成脂肪酸，這正是高價(jia) 值的表麵活性劑和洗滌劑的原料。

　　更為(wei) 欣喜的是，將聚丙烯放進這個(ge) “壁爐”中，也能得到與(yu) 聚乙烯相似的結果。這意味著，無須在生活中將兩(liang) 種垃圾分類，就可以直接混合送入反應裝置。

　　登上頂刊但他們(men) 還“不太滿意”

　　雖然研究登上了《科學》，但劉國良和許振都感到“不太滿意”。

　　實際上，早在2021年初，他們(men) 在對聚丙烯和聚乙烯進行燃燒反應裝置實驗時就獲得了成功。奇怪的是，後麵的催化升級反應卻很難複現。

　　於(yu) 是他們(men) 決(jue) 定暫時放下聚丙烯和聚乙烯的研究，先做實驗數據較好的聚苯乙烯。2022年8月，聚苯乙烯的研究取得了不錯的成果，並發表於(yu) 美國《國家科學院院刊》。

　　再次研究聚丙烯和聚乙烯時，他們(men) 又有了靈感，尤其是在催化反應階段調高氣流量等方法，最終解決(jue) 了實驗無法複現的問題。

　　今年2月9日，他們(men) 將這項研究投給了《科學》。一個(ge) 多月後，審稿人一口氣提出了近30個(ge) 問題，包括研究的經濟可行性、進一步闡明反應機理等。

　　接下來的4個(ge) 多月，許振集中火力進行突擊。為(wei) 了解決(jue) 熱傳(chuan) 導和研究經濟可行性的計算問題，許振找到母校山東(dong) 師範大學教授張其坤。而先前在聚苯乙烯研究中與(yu) 他們(men) 有很好合作的東(dong) 北財經大學教授許建軍(jun) 和美國聖塔克拉拉大學教授蔡港樹，也對這項研究提出了一些建議。

　　對於(yu) 論文最終被《科學》接收，劉國良坦言自己“又驚喜，又不驚喜”，因為(wei) 這是自己組建實驗室以來的第一篇《科學》論文，但他從(cong) 不刻意追求在頂級期刊上發表論文，隻希望解決(jue) 研究中的問題。

　　這種精神也影響著許振。“劉老師總是讓我們(men) 去思考，為(wei) 什麽(me) 做這件事。”他說，“比如剛發表的這篇《科學》的研究，對於(yu) 實現工業(ye) 應用，就還有很多地方需要完善。”

　　全職回國研究：英雄找到用武之地

　　因為(wei) 這項研究，許振延期畢業(ye) 半年。2022年，他取得博士學位。惜才的劉國良希望這個(ge) 和自己一樣對科研有著純粹和極致追求的年輕人能留下來，並為(wei) 許振後麵幾年的研究做了很多鋪墊工作。

　　“如果不是因為(wei) 家人，我會(hui) 再在劉老師的組內(nei) 鍛煉兩(liang) 年。”在外求學期間，親(qin) 人的離世給了許振很大的打擊，站在去留的路口，許振選擇了回國，回到家人身邊。

　　許振坦言自己是個(ge) “喜新厭舊”的人。他喜歡發揮想象力去思考、找到新的發現，這正是科研給予他的享受。

　　2016年，從(cong) 山東(dong) 師範大學畢業(ye) 後，他隻身前往美國求學。5年多的緊張科研，經常讓他感到壓力很大。但他總能找到疏解的方式——去美麗(li) 的小鎮走走，去美食街逛逛。

　　如今，許振已經在西北工業(ye) 大學開展博士後工作。對於(yu) 進教學崗或者升職稱，他並不著急，他希望再花些時間，把塑料變肥皂的研究徹底推向工業(ye) 界。

　　“我們(men) 的工作需要正視之前研究的實用性，雖然已經研究了聚丙烯和聚乙烯回收的經濟可行性，但我更想讓國內(nei) 甚至全世界的工業(ye) 界認識到我們(men) 方法的可行性。”許振說。

　　英雄不問出處，但一定有他一步步走來的路。正如論文上線那天，劉國良在微信朋友圈寫(xie) 的那樣：“如今許振回到了國內(nei) 工作，希望英雄找到用武之地，將他的才能發揮到極致。”（記者 田瑞穎）