有朝一日，我們或許可以用二氧化碳生產(chǎn)塑料
來源：新浪科技
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，由于人類的過度使用，如今地表和海洋中已經(jīng)堆積了約80億噸塑料垃圾，也難怪塑料近年來的口碑一直不佳。
但塑料的重要性也是毋庸置疑的。塑料的發(fā)明使20世紀(jì)的生活發(fā)生了革命性的變化。它結(jié)實(shí)耐久、用途多樣、清潔衛(wèi)生，這樣的材料在自然界中幾乎不存在。如果沒有塑料，我們永遠(yuǎn)也造不出唱片、膠帶、電影膠片等等，自然也就無法錄制音樂、拍攝電影，也無法發(fā)展現(xiàn)代醫(yī)學(xué)。汽車零部件、輕型飛機(jī)材料、衛(wèi)星和太空飛船等也都依賴于塑料，環(huán)球旅行和太空探索方才成為可能，更不用提計(jì)算機(jī)、手機(jī)和各式各樣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)了。看看周圍吧，假如沒有塑料，我們的生活將舉步維艱。
盡管塑料如此重要，但塑料的廢棄處理一直是個(gè)棘手的問題。不僅如此，塑料的來源也很令人頭疼。塑料是用化石燃料制成的，人類每年消耗的石油和天然氣約有40%都用在了生產(chǎn)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氣候變化的問題。
生物塑料——真有聽上去那么好嗎？
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(diǎn)關(guān)注的發(fā)展領(lǐng)域，比如用土豆制成的一次性餐具、用玉米制成的塑料瓶、用食物殘?jiān)瞥傻睦鹊龋m然聽上去像是個(gè)理想的解決方案，但事實(shí)遠(yuǎn)沒有這么簡(jiǎn)單。首先，生物塑料并沒有聽上去那么容易降解，一般需要經(jīng)過工業(yè)處理。不僅如此，生產(chǎn)生物塑料也需要耗費(fèi)大量能量，收割農(nóng)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(guó)外研究人員最近考察了用各類材料生產(chǎn)塑料瓶產(chǎn)生的環(huán)境影響，包括用玉米和可回收聚酯等等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物塑料的表現(xiàn)并不盡如人意。
考慮到化肥費(fèi)用、運(yùn)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(xiàn)最好的反而是用原油生產(chǎn)的塑料。研究人員表示，這并不是他們希望看到的結(jié)果。
生產(chǎn)生物塑料所耗費(fèi)的水和化肥還會(huì)對(duì)河流和河口造成污染，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，此外，如果人們不慎將生物垃圾扔進(jìn)了可回收垃圾中，這些物質(zhì)就會(huì)污染整個(gè)回收鏈，降低回收塑料的品質(zhì)。
所以從目前來看，生物塑料的表現(xiàn)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(xué)家在該領(lǐng)域已經(jīng)努力了十余年，如今終于看到了希望的曙光。
用二氧化碳制造塑料
科學(xué)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(xué)技巧，用廢棄的二氧化碳來制造塑料，這將使整個(gè)石化行業(yè)發(fā)生革命性的變化。目前大多數(shù)二氧化碳都來自氫氣生產(chǎn)，不過研究人員還在嘗試捕捉工業(yè)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(huì)對(duì)氣候變化產(chǎn)生影響，減少溫室氣體排放。
要想用二氧化碳生產(chǎn)塑料，關(guān)鍵在于催化劑的設(shè)計(jì)，比如包含銅等金屬的化合物。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，有一種催化劑可以讓二氧化碳和環(huán)氧化物發(fā)生反應(yīng)、生成一類名叫“聚醚聚碳酸酯多元醇”的物質(zhì)，而這類物質(zhì)正是生產(chǎn)聚氨酯的基礎(chǔ)，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(chǎn)塑料。
用氣體制作床墊
德國(guó)一家公司正在生產(chǎn)一種名叫Cardyon的特殊床墊，其中有20%的材料由二氧化碳制成。考慮到目前全世界每年的聚氨酯產(chǎn)量超過1500萬噸，假如將原材料換成二氧化碳，必然會(huì)產(chǎn)生巨大影響。
英國(guó)公司Econic也在用二氧化碳生產(chǎn)聚氨酯，希望能在兩年內(nèi)推出泡沫塑料、涂料、密封劑和彈性纖維等產(chǎn)品。這些材料的品質(zhì)不僅能與傳統(tǒng)塑料相媲美，在某些方面甚至還優(yōu)于傳統(tǒng)塑料。Econic公司指出，他們生產(chǎn)的部分材料的性能更加優(yōu)良，如耐火性、耐刮性等等。
據(jù)該公司估計(jì)，若30%的多元醇用二氧化碳制成，便可以減少9000萬噸的二氧化碳排放，相當(dāng)于多種了400萬棵樹、或者減少了200萬輛汽車。此外，由于二氧化碳價(jià)格低廉（每噸價(jià)格約100美元，相比之下，標(biāo)準(zhǔn)原材料環(huán)氧丙烷的價(jià)格約為每噸2000美元），對(duì)于一家年產(chǎn)量50公噸的工廠而言，每年便可節(jié)省1000萬美元。
科學(xué)家甚至還有更大的“野心”：用二氧化碳生產(chǎn)乙烯。目前全世界生產(chǎn)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(yè)原材料之一。研究人員正在研制一種含有銅的催化劑，讓二氧化碳和水在通電狀態(tài)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(chǎn)的聚乙烯塑料才能達(dá)到商業(yè)化規(guī)模，但再過三四十年，我們就無法再用化石燃料生產(chǎn)乙烯了，因此我們別無選擇、必須尋求其它方法。
英國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種方法，可以讓二氧化碳與木糖等糖類相結(jié)合、生成聚碳酸酯（可用于生產(chǎn)嬰兒奶瓶等可回收容器）。目前的聚碳酸酯生產(chǎn)工藝中一般會(huì)用到光氣（曾在一戰(zhàn)中作為化學(xué)武器的劇毒氣體）、以及一種名叫雙酚A的化學(xué)物質(zhì)。雙酚A具有類似雌激素的性質(zhì)，已被加拿大等國(guó)禁止用于嬰兒產(chǎn)品。而假如用糖類物質(zhì)為基礎(chǔ)生產(chǎn)聚碳酸酯，其生產(chǎn)和使用安全性都將大大提升，從而更適用于制作醫(yī)學(xué)植入物、縫線和器官支架等材料。
美國(guó)科學(xué)家也發(fā)明了一種新技術(shù)，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(jié)合，進(jìn)而生成復(fù)雜的含碳分子，可用于生產(chǎn)塑料和藥物等產(chǎn)品。研究人員表示，這一過程的本質(zhì)相當(dāng)于人工光合作用，并且可以比天然光合作用更高效。
傳統(tǒng)的塑料生產(chǎn)方法或許是當(dāng)前常態(tài)，但并不理想。用化石燃料生產(chǎn)單分子物質(zhì)既耗費(fèi)能源、又污染環(huán)境，因?yàn)榭繜崮茯?qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)速度慢、耗能大、效率低，因此我們必須另尋出路，尋求更好的解決之道。
