據國外媒體報道,由於人(rén)類的過度使用,如今地(dì)表和海洋中已經堆(duī)積(jī)了約80億噸塑料垃圾,也難怪塑料近年來的口碑一直不佳。
但塑料的重要性(xìng)也是毋庸置疑(yí)的(de)。塑料的發明使20世(shì)紀的生活發生了革命性的變化。它結(jié)實耐久、用途多(duō)樣、清潔衛生,這樣的材料在自然界中幾乎(hū)不存在。如果沒有(yǒu)塑料,我們永遠也造不出唱片(piàn)、膠帶、電影膠片等(děng)等,自然也(yě)就無法錄製音樂、拍攝電影,也無(wú)法發展現代醫學(xué)。汽車零部件、輕(qīng)型飛機材料、衛星和太空飛船等也都(dōu)依賴於塑料,環球旅行和太(tài)空探索方才成為可能,更不用提計算機(jī)、手機和各式各樣的網絡技術了。看看周圍吧(ba),假如(rú)沒有塑料,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(wèn)題。不僅如此,塑料的來源也很令人頭疼。塑料是用化石燃料製成的(de),人(rén)類每年消耗的石(shí)油和天然氣約有40%都用在了生產塑料聚合物上。聽上去可能不多,但仍然涉及到化石燃料開采和(hé)氣(qì)候變化的問題(tí)。
生物塑料——真有聽上去那麽好嗎(ma)?
那我們是否(fǒu)有替代方案呢?聚(jù)乳酸(PLA)等生物塑料如今是許多(duō)人重點(diǎn)關注的(de)發展領域,比如用土豆製成的一次性餐具、用玉米(mǐ)製成的塑料瓶、用食物殘渣製成的垃(lā)圾袋等等,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(tīng)上去那麽容(róng)易(yì)降解,一般需要經過(guò)工業處理。不僅如此,生產生物塑料也需要耗費大量(liàng)能量,收割農作物、加(jiā)工(gōng)原(yuán)材料(liào)等步驟排放的二氧化碳甚至比(bǐ)傳(chuán)統塑料還要多。
國(guó)外研究人員最近考察(chá)了用各類材(cái)料生產塑料瓶產生的環境影響,包括用玉米和可回收聚(jù)酯等等,結果發現(xiàn),生物塑料(liào)的表現並不盡如人(rén)意。
考(kǎo)慮到化肥費用、運輸(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)現最好(hǎo)的反(fǎn)而是用原油生產的塑料。研究人員表示,這並不是他們希望看到的結果。
生產生物塑(sù)料所耗費的水和化肥還會對河流和(hé)河口造(zào)成汙染,導致水體富(fù)營養化,此外,如果人們不慎將生物垃圾扔進了可回收垃圾中,這些物(wù)質就(jiù)會汙染整個回收鏈,降低回收塑料的(de)品質。
所以從目前來看,生物塑料的表現還是比較令人失望的(de)。
除了生物塑料之(zhī)外,還有另一種替代方案:用二氧化碳製造塑料。科學家在該(gāi)領域已經努力了十餘年,如今終(zhōng)於看到了希望(wàng)的曙光。
用二氧(yǎng)化碳製造塑料
科學家指出,與其用化石燃料作為塑料的原(yuán)材(cái)料,我(wǒ)們不如反其道而(ér)行之,通過一些化學(xué)技巧,用廢棄的二氧化碳來製造塑料,這將使整個石化行業(yè)發生革命性的變化。目(mù)前大(dà)多數二氧化碳都來自氫氣生產,不過研究人員還在嚐試捕(bǔ)捉工業廢氣中的二氧化碳。這種做法不僅能(néng)減少化石燃料的使用(yòng)量,還會對氣候變(biàn)化產生影響,減少溫室(shì)氣體排放。
要想用二氧化碳生產塑料,關鍵在於催(cuī)化(huà)劑的設計,比如(rú)包含銅等金屬的化合物。科學家(jiā)發現,有一(yī)種催化劑可以讓二氧化碳和環氧化物發生反應、生成一類名叫“聚醚聚碳酸酯多元(yuán)醇”的物質,而這類物質正是生產聚氨酯的基礎,後者常用於製作床墊、靠墊和冰箱隔熱材料。
有朝一日,我們也許可以用(yòng)“空氣”來(lái)生產(chǎn)塑料。
用氣體製作床墊
德國一家公司正在生產一種名叫Cardyon的特(tè)殊床墊(diàn),其中有20%的材料由二氧化碳製成。考慮到目前全世界每年的(de)聚氨酯(zhǐ)產量超過1500萬噸,假如將原材料換成二氧化碳,必然會產生巨大影響。
英國公司Econic也在用二氧(yǎng)化碳(tàn)生產聚氨(ān)酯,希望能在兩年內推出泡沫塑料、塗料、密封劑和彈性纖維(wéi)等(děng)產品。這些材料的品質不僅能與傳(chuán)統塑料相媲美,在(zài)某些方麵甚至還優於傳統塑料。Econic公司指(zhǐ)出,他們生(shēng)產(chǎn)的部分材料的(de)性能更(gèng)加優良,如耐(nài)火性、耐刮(guā)性等(děng)等(děng)。
據該公司估計,若30%的多元醇用二氧化碳製成,便可以減少9000萬噸的二氧化碳排放,相當於多種(zhǒng)了400萬棵(kē)樹、或者減(jiǎn)少了(le)200萬輛汽車。此外,由於二氧化碳價格低廉(每噸價格約100美(měi)元,相比(bǐ)之下,標準原材(cái)料環氧丙烷的價格約為每噸2000美元),對於一家年產量(liàng)50公噸的工廠而言,每(měi)年(nián)便可節省(shěng)1000萬美元。
科學家甚至還有更大的“野心”:用(yòng)二(èr)氧化碳生產乙烯。目前全世界生產的塑料約一半都是用乙(yǐ)烯製成的,因此乙烯是全球最重要的(de)工業原材料之一。研究人員正在研製一種含有銅的催化(huà)劑(jì),讓二氧化碳和水在通電狀態下生成乙烯。
也許還要再過20年,用二氧化碳(tàn)製得的乙(yǐ)烯生產的聚乙烯塑(sù)料才能達到商業(yè)化規模,但再過三四十年(nián),我們就無法再用化石燃料生產乙烯了,因此我們別無選擇、必須尋求其它(tā)方法。
英國科(kē)學家(jiā)發明了一種方(fāng)法,可以讓二氧化碳與木糖(táng)等糖類相結合、生成聚碳酸酯(可用於生產嬰兒奶瓶(píng)等(děng)可回收容器(qì))。目前的聚碳酸酯生產工藝中一般會用(yòng)到光(guāng)氣(曾在一戰中作為化學武器的劇毒氣體(tǐ))、以及(jí)一種名叫雙酚A的(de)化學(xué)物質。雙酚A具有類(lèi)似雌激素的性質,已被加(jiā)拿大等(děng)國禁止用於嬰兒(ér)產品。而假如用糖類物質為基礎(chǔ)生產(chǎn)聚碳酸酯,其(qí)生產和使用安(ān)全性都(dōu)將大大提升,從而更適用於製作醫學植入(rù)物、縫線和器官(guān)支架(jià)等材料。
美(měi)國科學家也發明了一種新技術,利用含有鎳和磷的電催化劑、使水和二氧化碳(tàn)在(zài)電流作用下相結合,進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(guò)程的本質相當於人工光合作(zuò)用,並且(qiě)可以比天然光合作用更高效(xiào)。
傳統的塑料生產方法或許是當前常態,但並不理想。用化石燃(rán)料生產單分子物質既耗(hào)費能(néng)源、又汙染環境,因為靠熱能驅動化學反應速度慢、耗能大(dà)、效率低,因此我們必須另(lìng)尋出路,尋求更好的解(jiě)決之道。
資料來源:中塑在線
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