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发布日期:2014-09-25 浏览量:79
现有的化工塑料不仅仅存在着污染问题,而且还将面临着原料缺乏的问题。而可持续生产塑料的方法将是未来的发展方向,植物则是基础。植物是一种可持续利用的原料,所以,塑料也可以从此“长生不老”。
人类的生活——衣食住行已离不开塑料,然而现在的塑料工业属于石化工业的一环:它以石油、天然气、煤炭为原料,经过提炼、裂解,再聚合等一系列反应,形成各种塑料。
但现有的化工塑料不仅仅存在着污染问题,而且还将面临着原料缺乏的问题。“如果有一天地球上的石油匮乏了,制造塑料的原料也就没有了。”
古诗云:野火烧不尽,春风吹又生。人们会使农业生产全部工业化,而越来越多的工业产品也会通过种植而取得。
因此,可持续生产塑料的方法就是从植物中获取,因为植物是一种可持续利用的原料,老的植物收割了,新的植物又生长了出来,塑料也可以从此“长生不老”。
植物长出塑料
植物都有自己喜爱吃的“美味佳肴”,如辣椒最爱吃维生素C的辣椒素,玉米和忍冬草对黄金“情有独钟”,印度艾喜欢吸收铬金属……
所以,现代的科学家根据植物的这些特性,从其身上挖掘出来了更多的“潜力”。
美国的科学家还利用遗传工程原理,种植出了工业用塑料土豆,它们不含淀粉,而是含工业树脂或塑料,可代替木材和金属,用来制造玩具、家具及其他塑料制品。
此外,一些科学家还想到了一个新方法:把可以生产塑料的微生物的基因提取出来,然后乾坤大挪移,利用转基因技术,把这些基因转移到一些植物中,让转基因植物直接长出塑料。
如美国密执安大学的科学家已种植出了一种名叫多烃基丁酸的塑料植物。他们把细菌中的特殊基因及从土壤中发现的能生产塑料的基因,移植入芥子系植物中的叶、秆和根部就能制造多烃基丁酸颗粒,可直接用于塑料加工。
但科学家们越来越青睐柳枝稷,因为它不仅可以用于制造燃料还可以用于生产塑料。
近日,美国马塞诸塞州的Metabolix公司宣称,它们已培育出可以直接生产塑料的植物。研究人员把可以生产塑料的微生物的基因提取出来,转移到一些植物中,让这些植物可以直接生长出塑料颗粒。
转基因柳枝稷能够在体内制造出塑料微生物的相关蛋白质,从而改变植物内部的生物化学反应过程,让植物内部的多糖和淀粉可以直接转化为颗粒状塑料。
到目前为止,研究人员已在转基因柳枝稷中获得了6%的生物塑料胶。“我们最早可以在2012年进行批量种植和生产。”Metabolix对外宣称。
据了解,柳枝稷是一种生长在美洲大陆上的野生植物,从美国得克萨斯州一直到加拿大,随处都可以看到这种长得很茂盛的植物。它的草梗粗壮,可以长到3米高,是一种连牛都不大喜欢吃的野草。
在以前它被人们认为是一种无用的杂草,生命力特别旺盛,在盐碱地、低洼地、戈壁等多种恶劣土质中都能生长。所以,研究人员表示,利用柳枝稷等容易在荒地上生长的植物来生产塑料,同时,不会占用人们生产粮食的耕地。
生物塑料需突破
其实,此前利用可再生资源制造聚酯也是未来塑料生产的发展方向。例如,从糖、纤维素和植物油中提炼出用以制造塑料化学单体的生物塑料技术就是其中的希望之星。
早在十多年前,多个国家的科学家出于环保的考虑,研制出生物塑料制造技术。这种方法类似于发酵生产酒精——科学家选取一些可以分解植物中多糖和淀粉的微生物,控制它们的发酵过程,结果生产出的不是酒精或醋,而是生物塑料。
因为生物塑料被抛弃后可以迅速降解,不会造成“白色污染”,所以,一经问世就深受欢迎。
这种百分之百从植物中提炼的生物塑料,让塑料生产开始告别了石油。目前,生物塑料不仅用在食品的外包装、杯子和矿泉水瓶等方面,服装、家用电器以及汽车配件都有它们的影子。
最近,美国的弗里多尼亚集团公布的一份研究报告中显示,2009年全球生物塑料的需求约为38.5万吨,2013年这一数字将超过90万吨,市场规模约为26亿美元。预计到2018年,全球生物塑料需求将达到近200万吨,市场价值将超过50亿美元。
目前生物塑料的生产主要集中在北美、西欧和日本等发达国家和地区。弗里多尼亚集团预测,到2025年,亚洲将是生物塑料市场的领导者,约占32%的市场份额,其次是欧洲占31%、美国占28%。
然而,利用微生物和植物生产塑料生产周期长,生产成本高,其成本是石化塑料的4倍。同时,作为包装的防水防油性能不如石化塑料……这些都是研究人员未来要解决的问题。
此外,生物塑料如同生物燃料一样遭受质疑,因为一些人认为应该用更多的土地去解决人们的温饱问题,而不是用来生产塑料或燃料。
所以,以美国、日本为代表,正在进行生物塑料生产原料的扩展研究。主要包括:废弃物:如食品废弃物、餐厨垃圾、家畜排泄物、建筑废弃物、旧纸张等;未利用废弃物:如农作物非食用部分、林地残留物等;资源作物:如以能源、制品原料为目的的油脂植物、糖类作物等;新类型作物:海洋植物、转基因植物等。
他们希望从这些方面减少目前生物塑料对于粮食作物、经济作物的使用量,从而更好地发挥生物基塑料的环境友好性。