小芬是樂事薯片的忠實粉絲,每次逛超市都會帶回一兩包薯片。時值暑假,她每天最開心的事莫過于下午學習結束后可以抱著薯片坐在電視前面看自己喜歡的節目。一日,一邊吃著薯片,一邊看著電視里的廣告——一包“陽光薯片”掉落在地上,然后隨著泥土漸漸變暗,最終蹤影全無。
小芬急忙喊道:“爸爸,廣告里的薯片怎么不見了?連包裝袋都沒了,是騙人的吧?”爸爸被問的丈二和尚摸不著頭腦,礙于面子只能撐了撐鼻子上的眼鏡,故作鎮定的說:“稍等一會兒,我確認下再告訴你”。經過一番查證,發現這則廣告中的包裝袋來頭可是不小。它是百事旗下菲多利(Frito-Lay)公司與Nature Works公司合作推出的全球第一個可百分百降解的商業化應用塑料產品。當“陽光薯片”的這一包裝處于高溫、潮濕的堆肥條件作用時,兩周內便可降解完全,是真正的生物可降解塑料。
自1869年美國人海厄特(John Wesley Hyatt)首次合成“賽璐珞”以來,塑料工業至今已有一百多個年頭了。當前,塑料同水泥、木材和鋼鐵一道被稱為支柱性材料。而且,隨著各自用途的不斷擴展,產量逐年提升,產值和影響力巨大!
然而,曾幾何時被譽為20世紀最偉大發明之一的塑料,因其難于降解,環境危害暴露無遺。白色污染不僅會直接或間接的污染水、土壤和空氣,其處理還會擠占大量空間,消耗大量能源,并形成可怕的二次污染。此外,它同現階段我國大力推行的可持續發展理念和低碳經濟是那樣的格格不入。可以說,只有大力發展、推行生物降解塑料,白色污染問題方能得以緩解。
生物降解塑料是指在自然條件(如土壤和沙土)或特定條件(如堆肥和水性培養液)下,通過微生物作用,最終可轉化為水和二氧化碳等物質的新型塑料。生物降解塑料大體可分作兩類:第一類是生物基降解塑料,如聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基脂肪酸酯、聚乳酸和淀粉基塑料等。另一類是石油基降解塑料,諸如聚對苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯和聚己內酯等。當前,國內外進行大規模工業化生產的生物降解塑料主要為淀粉基塑料、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸和聚羥基脂肪酸酯四種。
淀粉基生物降解塑料生產成本低廉、投資省、使用便捷,是一種淀粉經改性、接枝共聚反應后同其他聚合物混合加工而成的生物塑料。然而,雖被稱作生物降解塑料,其終產物還是無法實現完全降解。淀粉基生物降解塑料問世最早,技術工藝也最為成熟,工業用途多,有望成為聚乙烯和聚丙烯等的替代者,廣泛用于材料包裝和地膜鋪設等,市場份額最大。
聚丁二酸丁二醇酯則是由丁二酸和丁二醇縮聚而得,與其他生物降解塑料相比,具備更好的力學特性,耐熱性能優異,改性后熱變形溫度可超100℃,可用于冷熱飲包裝和餐盒制作。此外,其成產加工通用性好,兼容現有塑料加工設備,還可填充淀粉和碳酸鈣等物質,進一步控制生產成本。然而,聚丁二酸丁二醇酯降解發生條件相對嚴苛,需要特定微生物作用方能實現。
聚乳酸作為一種高分子材料,是以乳酸為原料聚合而成的。產品具有高強度、易成型、無毒,以及生物相容性好等優點。其力學性能直逼聚丙烯,加工性和光澤度可與聚苯乙烯比肩,可用于生產各種包裝材料。當然,最為重要的是,聚乳酸可實現完全降解,是近年來重點研發的生物降解塑料品種之一。若是非要找個茬,那么相對較高的價格便是制約其應用推廣的最大不利因素。
最后,為大家介紹下聚羥基脂肪酸酯。這是一類結構多樣、廣泛存在于微生物細胞之中(充當營養和能量儲存物)的高分子生物聚酯。其材料學特性同聚丙烯相近,可由碳水化合物等可再生資源合成,并能夠為微生物所完全降解。目前,聚羥基脂肪酸酯合成主要是利用微生物發酵進行。該法相對化學合成法而言,反應條件溫和,無污染,得率高(最高可達細胞干重的90%)。然而,生產成本要較傳統石化工藝高出不少。所以,尋找更為廉價的發酵底物,篩選優質菌種,以及優化發酵和提取工藝等,成為了現階段研發的熱點和重點。
寫在最后,人們強調發展低碳經濟的重要性。但是,這不僅體現在新能源的開發和利用方面,更為合理和充分的開發、利用閑置生物質,用好、用足微生物資源,也同等重要!大力推動生物降解塑料的開發和應用,不僅可以大量節約資源,還可降低二氧化碳排放,減少白色污染危害,實為可持續發展的重要舉措之一。
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來源: 胖魔王的科普陣地
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