[科普中国]-二氧化碳和农作物残留物可转化为塑料

美国斯坦福大学的一个研究小组创制一种方法，可以把二氧化碳以及农作物残留物等植物材料转化为塑料。斯坦福大学化学系助理教授马修·卡南说，这一项目“旨在以二氧化碳取代石油化工产品，作为制造塑料的原料。如果弃用（石油等）不可再生能源，塑料工业可以大大减少‘碳足迹’”。据专家介绍，现有众多塑料制品，包括纺织品、电子产品、饮料容器和个人护理用品的包装，均以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）为材料，全球每年消耗量约5000万吨。这种材料的原料是对苯二甲酸和乙二醇，两者都是石油和天然气的衍生物。卡南解释说，以化石燃料为来源，再加上生产过程需消耗能源，每生产1吨聚对苯二甲酸乙二酯，会释放超过4吨二氧化碳，增加地球大气中的温室气体含量。在最新一期英国《自然》杂志登载的一篇论文中，卡南及其同事介绍说，研究小组的着力点是一定程度上可替代聚对苯二甲酸乙二酯的聚呋喃二甲酸乙二酯（PEF），后者以一种名为2，5－呋喃二甲酸（FDCA）的化合物和乙二醇为原料。而2，5－呋喃二甲酸与对苯二甲酸不同，前者可以是生物材料的衍生物。迄今，塑料工业之所以没有推广聚呋喃二甲酸乙二酯，原因是需要找到低成本大规模生产2，5－呋喃二甲酸的方法。一种现有方法是把玉米糖浆所含果糖转化为2，5－呋喃二甲酸，但这意味着占用更多土地种植玉米，并且消耗能源、化肥和水资源，最终会与食品生产形成竞争。在卡南看来，“利用生物材料，譬如杂草和农作物收获以后的残留物，是更好的选择。”研究小组选择的实验材料是糠醛，主要来源是玉米芯等农作物的残留物。在实验中，研究人员混合碳酸盐、二氧化碳和由糠醛衍生获得的糠酸，将它们加热至200摄氏度，呈现熔盐状态，如此持续5小时后，熔盐混合物总量的89％会转化为2，5－呋喃二甲酸。卡南说，一旦获得2，5－呋喃二甲酸，再把它与乙二醇一起转化为聚呋喃二甲酸乙二酯，是其他研究人员先前成功验证的过程。尽管这一新方法有待工业化验证，其促使温室气体减排的数量有待测算，但卡南设想，塑料工业有望据此转向大量生产聚呋喃二甲酸乙二酯，生产过程所需的二氧化碳可以取自火力发电厂排放的废气。