塑料是用化石燃料制成的,人類每年有40%消耗的天然氣和石油約都用在了生產塑料聚合物上。聽上去可能不多,但仍然涉及到氣候變化和化石燃料開采的問題。污泥螺桿泵
那我們是否有替代方案呢?聚乳酸(PLA)等生物塑料如今是許多人重點關注的發展領域,比如用用玉米制成的塑料瓶、土豆制成的一次性餐具、用食物殘渣制成的垃圾袋等等,雖然聽上去像是個理想的解決方案,但事實遠沒有這么簡單。首先,生物塑料并沒有聽上去那么容易降解,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,加工原材料、收割農作物等步驟排放的二氧化碳甚至比傳統塑料還要多。
研究人員最近考察了用各類材料生產塑料瓶產生的環境影響,包括用可回收聚酯和玉米等等,結果發現,生物塑料的表現并不盡如人意。油泵
考慮到化肥費用、運輸和收割成本,以生物材料制成的塑料效益是最差的,而表現最好的反而是用原油生產的塑料。研究人員表示,這并不是他們希望看到的結果。
生產生物塑料所耗費的化肥和水還會對河流和河口造成污染,導致水體富營養化,此外,如果人們不慎將生物垃圾扔進了可回收垃圾中,這些物質就會污染整個回收鏈,降低回收塑料的品質。
所以從目前來看,生物塑料的表現還是比較令人失望的。
除了生物塑料之外,還有另一種替代方案:用二氧化碳制造塑料。科學家在該領域已經努力了十余年,如今終于看到了希望的曙光。
科學家指出,與其用化石燃料作為塑料的原材料,我們不如反其道而行之,通過一些化學技巧,用廢棄的二氧化碳來制造塑料,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,不過研究人員還在嘗試捕捉工業廢氣中的二氧化碳。這種做法不僅能減少化石燃料的使用量,還會對氣候變化產生影響,減少溫室氣體排放。轉子泵
要想用二氧化碳生產塑料,關鍵在于催化劑的設計,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、生成一類名叫“聚醚聚碳酸酯多元醇”的物質,而這類物質正是生產聚氨酯的基礎,后者常用于制作床墊、靠墊和冰箱隔熱材料。
有朝一日,我們也許可以用“空氣”來生產塑料。有朝一日,我們也許可以用“空氣”來生產塑料。液下泵
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涂料、泡沫塑料、彈性纖維和密封劑等產品。這些材料的品質不僅能與傳統塑料相媲美,在某些方面甚至還優于傳統塑料。
科學家甚至還有更大的“野心”:用二氧化碳生產乙烯。目前全世界生產的塑料約一半都是用乙烯制成的,因此乙烯是全球最重要的工業原材料之一。研究人員正在研制一種含有銅的催化劑,讓水和二氧化碳在通電狀態下生成乙烯。
也許還要再過20年,用二氧化碳制得的乙烯生產的聚乙烯塑料才能達到商業化規模,但再過三四十年,我們就無法再用化石燃料生產乙烯了,因此我們別無選擇、必須尋求其它方法。衛生泵
英國科學家發明了一種方法,可以讓二氧化碳與木糖等糖類相結合、生成聚碳酸酯(可用于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般會用到光氣(曾在一戰中作為化學武器的劇毒氣體)、以及一種名叫雙酚A的化學物質。美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、使水和二氧化碳在電流作用下相結合,進而生成復雜的含碳分子,可用于生產藥物和塑料等產品。研究人員表示,這一過程的本質相當于人工光合作用,并且可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,但并不理想。用化石燃料生產單分子物質既耗費能源、又污染環境,因為靠熱能驅動化學反應耗能大、速度慢、效率低,因此我們必須另尋出路,尋求更好的解決之道。
