在塑料材料支撑现代社会高速运转的同时，其高碳排放、短生命周期和环境累积污染正日益成为全球性的可持续发展难题。其中，以PET、PLA为代表的聚酯塑料，凭借优异的力学性能和广泛的工业应用，占据了塑料体系中的重要地位，也因此成为“减碳”与“循环”的关键突破口。然而，传统聚酯塑料高度依赖化石资源，其合成过程能耗高、催化体系存在安全隐患，废弃后又长期依赖降级回收或填埋焚烧，难以真正实现资源闭环利用。

  近年来，绿色化学与循环经济理念的深度融合，为聚酯塑料的可持续发展提供了全新的技术路径。从可再生原料出发的绿色单体合成，到低毒高效的聚合催化体系，再到温和条件下的化学、生物降解与高值化升级回收，聚酯塑料正逐步从“线性消耗品”向“循环材料平台”转变。但这一转变仍面临诸多挑战：如何在全生命周期尺度上同时兼顾碳减排、资源效率与经济可行性？不同回收与升级路线的优势边界在哪里？哪些技术真正具备规模化潜力？

  围绕这些核心问题，东华大学杨建平研究员团队和高品研究员等系统梳理了石油基与生物基聚酯塑料在原料、合成、回收与升级回收再利用各环节的最新研究进展，重点总结了绿色单体制备、选择性解聚以及光/电/生物催化等前沿策略，并结合技术经济分析（TEA）评估其产业化前景，为构建低碳、高效、可持续的聚酯塑料循环体系提供了清晰的研究框架与发展方向。

  2026年1月26日，相关综述以“Bridging Green Chemistry and Circular Economy: A Pathway to Sustainable Polyester Plastics Through Feedstock, Synthesis, and Waste Upcycling”为题发表在《Advanced Science》，文章第一作者是东华大学博士研究生李金周，通讯作者是复旦大学陈俊良博士后、东华大学王丽副研究员、高品研究员和杨建平研究员。该工作得到国家自然科学基金委的支持。

图1 传统线性生命周期与聚酯塑料在合成-回收-升级回收三大环节中构建循环经济的整体技术图景。

图2 PET 的经典合成路线，以及关键单体由生物质获得的可能方案。

图3 PLA的主要合成方式、生物酶法的新进展，以及生物基乳酸相较传统路线在生命周期环境影响上的优势。

  聚酯塑料的可持续发展首先取决于其合成阶段的绿色化水平。传统聚酯（如 PET）的单体高度依赖化石资源，聚合过程通常伴随高温、高能耗以及潜在有毒金属催化剂的使用，使其在源头阶段就具有较高的碳排放和环境负担。因此，从原料、催化体系和分子结构设计三个层面重构聚酯的合成路径，被认为是实现塑料循环经济的关键起点。

  近年来，以生物质为原料的单体替代路线受到广泛关注。一方面，针对 PET 等芳香族聚酯，研究者正探索以木质素、糖类或生物基平台化合物为起点制备对苯二甲酸及其衍生物，推动“部分生物基”乃至“全生物基”聚酯材料的发展（图2）。这些策略为降低对石油资源的依赖提供了可行路径，但在成本控制和规模化制备方面仍面临挑战；另一方面，乳酸、乙二醇、丁二醇等脂肪族单体已可通过发酵或生物转化获得，并成功应用于PLA及相关聚酯体系（图3）。

  在聚合过程中，绿色催化体系的开发是降低环境风险的重要方向。传统的Sb、Sn等金属催化剂虽具有较高活性，但存在残留毒性和环境隐患。相应地，低毒金属催化剂以及酶催化等新体系逐渐受到重视，它们有望在更温和条件下实现高效聚合，并减少后处理负担。同时，溶剂自由聚合、连续流反应等过程强化策略，也为降低能耗和提升工业可行性提供了新的思路。值得注意的是，聚酯合成的研究重点正从单纯追求材料性能，转向兼顾全生命周期可持续性的“循环友好型设计”。通过在分子结构中引入可控解聚单元、可逆键或可选择性回收的结构模块，研究者试图从源头上解决聚酯难以高效闭环回收的问题。这种“为回收而设计”的理念，为后续聚酯的高效回收与升级回收奠定了分子层面的基础。

图4 PET在酸性和碱性条件下发生水解的基本反应机制。

图5 多种化学回收(醇解，糖酵解)与耦合（光热）转化策略，并结合技术经济分析，说明这些方法在实际应用中的潜力与挑战。

图6 微生物和工程化酶对PET的分解过程，揭示了生物催化在精准回收和混合塑料处理中的应用前景。

  随着聚酯塑料产量的持续增长，其废弃后的高效回收已成为塑料污染治理与资源循环利用中的核心议题。相较于合成阶段的绿色化改造，回收环节更直接决定了聚酯材料能否真正进入闭环循环。目前，聚酯的回收方式主要包括物理/机械回收、化学回收以及生物回收等路径，不同方法在回收效率、产物质量和环境影响方面各具优势与局限。

  传统的机械回收依赖于清洗、粉碎和熔融再加工，工艺相对成熟、成本较低，但对原料纯度和分选要求较高，且多次循环会导致聚合物链降解、性能劣化，难以实现高值利用。相比之下，化学回收通过断裂酯键，将聚酯解聚为单体或低聚物，可在理论上实现材料性能的完全恢复，因此被视为实现真正闭环回收的重要途径。常见的化学回收方式包括水解（图4）、醇解（图5）和胺解等，其反应条件和产物选择性受催化剂、溶剂体系及反应参数的显著影响。

  近年来，为降低化学回收过程中的能耗与环境负担，研究者发展了多种温和高效的解聚策略，例如光热催化（图5）以及生物催化回收（图6）等新体系。这些方法在提高反应速率和选择性的同时，也增强了对混合塑料体系的适应性，为复杂塑料废弃物的处理提供了新的可能。此外，针对生物基聚酯，酶催化回收逐渐展现出独特优势，其高选择性和温和反应条件使其在特定塑料体系中具备良好的应用前景。

  总体来看，现有聚酯回收技术在实验室层面已取得显著进展，但在规模化应用中仍面临分选成本高、反应条件苛刻以及经济性不足等现实问题。这也促使研究重心进一步从“回收本身”转向“回收产物的高值利用”，为后续的聚酯升级回收与资源增值奠定基础。

图7 热催化路径下PET的转化方式，并评估其在资源利用和环境影响方面的综合表现。

图8 光催化体系中聚酯及其解聚产物的转化路径，说明通过合理设计催化剂结构，可以实现对产物选择性的精准调控。

图9 电催化回收与升级的反应路径、产物分布及经济分析，体现了“塑料-电-化学品”耦合的新思路。

  在实现聚酯高效解聚的基础上，如何进一步提升回收产物的附加值，成为当前塑料循环研究的重要发展方向。传统回收路径往往以“回到单体”为终点，其经济竞争力在很大程度上依赖于原生单体价格波动，难以充分体现废塑料作为碳资源的潜在价值。相比之下，升级回收通过将聚酯及其解聚产物转化为高附加值化学品或功能材料，为塑料循环利用提供了更具吸引力的技术路径。

  近年来，热催化、光催化和电催化等方法被广泛用于聚酯的升级转化。在热催化体系中，聚酯可在金属或酸碱催化剂作用下转化为芳香化合物、燃料前驱体或功能材料（如 MOF）（图7），但通常需要较高温度，能耗和选择性仍有待优化。相较而言，光催化和电催化能够在温和条件下驱动酯键断裂及后续重排反应，实现对反应路径和产物分布的精细调控，逐渐成为研究热点（图8，9）。

  与此同时，生物催化在聚酯升级回收中的潜力也开始显现。通过酶催化或微生物代谢，解聚得到的单体和低聚物可进一步转化为氨基酸、有机酸或其他高值化学品，展现出高度选择性和良好的环境兼容性。这类方法尤其适用于结构明确的生物基聚酯体系，为“从塑料到化学品”的绿色转化提供了新思路。

  总体而言，聚酯升级回收正在从概念验证走向多技术融合的发展阶段。通过将化学回收、生物转化与光电催化等策略相结合，有望突破传统回收的价值瓶颈，真正实现聚酯塑料从“废弃物”到“高价值资源”的转变。这一方向不仅拓展了塑料循环利用的边界，也为构建低碳、可持续的材料体系提供了新的可能。

图10 总结了不同阶段可采用的关键策略，展示了构建聚酯塑料循环经济体系的整体框架。

  总体来看，聚酯塑料的可持续发展已不再是单一技术问题，而是一个贯穿原料来源、材料合成、回收路径与价值重构的系统工程。本综述围绕聚酯塑料的全生命周期，系统梳理了从生物基单体与绿色合成策略，到化学与生物回收，再到光、电、热等多技术融合的升级回收路径，展现了聚酯材料从“高消耗品”向“可循环碳资源”转变的清晰脉络。

  可以看到，传统以性能和成本为核心的材料设计逻辑正在发生转变，取而代之的是为循环而设计、为减碳而优化的新范式。无论是合成阶段引入可再生碳源，还是回收阶段提升选择性与能效，亦或是通过升级回收打破“回收即降级”的价值瓶颈，其共同目标都是提升塑料体系在资源、环境和经济维度上的整体效率。

  然而，实验室层面的技术突破并不等同于产业落地。分选成本、能耗控制、催化剂稳定性以及技术经济可行性，仍是聚酯循环体系走向规模化应用必须面对的现实挑战。未来，聚酯塑料的可持续路径将更加依赖跨学科协同，在材料科学、催化化学、生物技术与工程放大的共同作用下，推动从“概念循环”走向“真实循环”。从这个意义上看，聚酯塑料或许并不是塑料污染问题的终点，而是塑料循环经济中最有希望率先实现闭环与高值化利用的突破口之一。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202521680.