據國(guó)外媒(méi)體(tǐ)報道,由於(yú)人類的過度使(shǐ)用,如今地表(biǎo)和海洋中已經堆(duī)積了約80億噸塑料垃圾,也難怪塑料近(jìn)年來的口碑一直不佳。
但塑料(liào)的重要性也是毋庸(yōng)置疑的。塑(sù)料的發明使20世紀的生活發生了革命性的變化。它結實耐久、用途多樣、清(qīng)潔衛生,這樣的(de)材料在(zài)自然界中幾乎不存在。如果沒有塑料,我們永遠也造不出唱片、膠帶、電影膠片等(děng)等,自然也就無法錄製音樂、拍(pāi)攝電影(yǐng),也無法(fǎ)發展現代醫學。汽車(chē)零部件、輕型飛機材料、衛(wèi)星和(hé)太空飛(fēi)船等也都依賴於塑料,環球旅行和太空探索(suǒ)方才成為可能,更不用提計算機、手(shǒu)機和各式各樣的網絡(luò)技術了。看看周圍吧,假(jiǎ)如沒有塑料(liào),我們的生活將舉步維艱。
盡管塑料如此重(chóng)要,但塑料的廢棄處理一直是個棘手的問題。不僅如此,塑料的來源也很令人頭(tóu)疼(téng)。塑料(liào)是(shì)用化(huà)石燃料製成(chéng)的,人類每年消耗(hào)的(de)石油和天然氣約有40%都用在了(le)生產塑料聚合物(wù)上。聽上去可能不多,但仍然涉及到化石燃料開采和氣候變化的問題。
生物塑料——真有聽上去那麽好嗎?
那我們是(shì)否有替代(dài)方(fāng)案呢?聚(jù)乳酸(suān)(PLA)等生物塑料如今是許多人(rén)重點關注的發(fā)展領域,比如(rú)用土豆製成的一次性餐具、用玉米(mǐ)製成的(de)塑料瓶、用(yòng)食物殘渣製成的垃圾袋(dài)等等,雖然聽上去像是個理想的解決方案,但事實遠沒(méi)有這麽簡單。首先,生物塑料並沒有聽上去(qù)那麽容易降解,一般需要經過工業處理。不僅如此,生產生物塑料也需要耗費大量能量,收割農作物、加工原材料等步驟排放的二氧化碳甚至比傳統(tǒng)塑料還要多。
國外研究人員(yuán)最近考察了用各類材料生產塑料瓶產生的環(huán)境(jìng)影響,包括用玉米和可(kě)回收聚(jù)酯等等,結果發(fā)現,生(shēng)物塑料的表現並不盡如人意。
考慮到化肥費用、運(yùn)輸(shū)和收割成本,以生物材料製成的塑料效益是最差的,而表(biǎo)現(xiàn)最好的反而是用(yòng)原油生產的塑料。研究人員表示,這並不是他們希望看到的結果。
生(shēng)產生物塑料所耗費(fèi)的(de)水和化(huà)肥還會對河流和(hé)河口造成汙染,導致水體富營養化,此外,如果人(rén)們不慎將生物垃圾(jī)扔進了可回收垃圾中,這些物(wù)質就會汙染(rǎn)整(zhěng)個回收鏈,降低回收塑料的品質。
所以(yǐ)從目前來看,生物塑(sù)料(liào)的表現還是比較令人失望的。
除了生物塑料之外,還有另一種(zhǒng)替代方案(àn):用二氧化碳製造塑料。科(kē)學家在該領域已經努力(lì)了十餘年,如(rú)今(jīn)終於看到了希望的曙光。
用二氧化碳製造塑料
科學家指出,與其用化石燃料作為塑料的原材料(liào),我(wǒ)們不如反其(qí)道而行之,通過一(yī)些化學技巧,用廢棄的二氧化碳來製造塑料,這將使整個石化行業發生革命性的變化。目前大多數二氧化碳都來自氫氣生產,不過研究人員還在嚐(cháng)試捕捉工業廢氣中的二氧化碳。這(zhè)種做法不僅能減少化石燃(rán)料的使用量,還會對氣候變(biàn)化產生影(yǐng)響,減少溫室氣體排放。
要想用二(èr)氧(yǎng)化碳生產塑料,關鍵在於催化劑(jì)的設計,比如包含銅等金屬的化合物。科學家發現,有一種催化劑可以讓二氧化碳和環氧化物發生反應、生成一類(lèi)名叫“聚醚聚碳酸酯多(duō)元醇”的物質,而這類(lèi)物質正是生產(chǎn)聚氨酯(zhǐ)的(de)基礎,後者常用於(yú)製作床墊、靠墊和冰箱(xiāng)隔熱材料。
有朝一日,我們也(yě)許可以(yǐ)用“空氣”來生產塑料(liào)。
用氣體製作床墊
德國一家公司正在生產一種名叫Cardyon的特殊床(chuáng)墊,其中有20%的材料由(yóu)二氧化碳製成。考慮到目前全(quán)世界(jiè)每年的聚氨酯產量超過1500萬噸,假如將原材料換成二氧化碳,必然(rán)會產生巨大影響。
英國公司Econic也在用二氧化碳生產聚氨酯,希望能在兩年內推出泡沫塑料、塗料、密封劑和彈性纖維等產(chǎn)品。這些材料的品(pǐn)質不僅能與傳統塑料相媲美,在某些方麵甚至還(hái)優於傳統塑料。Econic公司指出,他們生產的部(bù)分材料的性能更加優(yōu)良,如(rú)耐火性、耐刮(guā)性等(děng)等。
據該公司估計,若30%的多元醇用二氧化碳製成,便可以減少(shǎo)9000萬噸的二(èr)氧化(huà)碳排放,相當於多(duō)種了400萬棵樹、或者減少了200萬輛(liàng)汽車。此外,由於二氧(yǎng)化碳價格低(dī)廉(每噸價格約100美元,相(xiàng)比(bǐ)之下,標準原材料(liào)環氧丙烷的價格約為每噸(dūn)2000美元),對於一家年產量50公噸的工(gōng)廠而言,每年便可節省1000萬美(měi)元。
科學家甚至還有更大的“野心”:用二氧化碳生產乙烯。目前全世(shì)界生產的塑料約一半都是用乙烯製成的,因此乙烯是全球最重要的工業原材料之一。研(yán)究人員正在(zài)研(yán)製一種含有銅(tóng)的催化劑,讓二(èr)氧化碳和水在通(tōng)電狀態下生成乙烯。
也(yě)許還要再過(guò)20年,用二氧化碳製得的乙烯生(shēng)產的聚乙烯塑料(liào)才能達到商業化規模(mó),但再過三四十(shí)年,我們就無法(fǎ)再用化石燃(rán)料生產乙烯了,因(yīn)此我們別無選擇、必須尋求(qiú)其它方法。
英國科學家發明了一種方法,可以(yǐ)讓二氧化碳與木糖等糖類相結合(hé)、生成聚(jù)碳酸酯(zhǐ)(可用於生產嬰兒奶瓶等可回收容器)。目前的聚碳酸酯生產工藝中一(yī)般會用到光氣(曾在一戰中作為化學武(wǔ)器的(de)劇毒氣體)、以及一種(zhǒng)名(míng)叫(jiào)雙酚(fēn)A的(de)化學物質。雙酚A具有類似雌激素的性質,已(yǐ)被加拿大等國禁止用於(yú)嬰兒產品。而假如用糖類物質為基礎生產聚碳酸酯,其生產和使用安全性都將大大提升,從而更適(shì)用(yòng)於(yú)製作醫學植入物、縫線和器官支架等材料。
美國科學家也發明了一種(zhǒng)新技術,利用含有鎳和磷的電催(cuī)化劑、使水和二氧(yǎng)化碳在電流作(zuò)用下相結(jié)合(hé),進(jìn)而生成複雜的含碳分子(zǐ),可用於生產塑料和藥物等產品。研究人員表示,這一過程的本質相當於人工光(guāng)合作用,並(bìng)且可(kě)以比天然光合作用更高效。
傳統的塑料生產方法或許是當前常態,但並(bìng)不理想。用化石燃料生產單分子物質既耗費能源、又汙染環境(jìng),因為靠熱能(néng)驅動化學反應速度慢(màn)、耗(hào)能大、效率低,因此我(wǒ)們(men)必須另尋出(chū)路,尋求更好的解決之道。
資料來源:中塑在線
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