新方法可將二氧化碳和農作物殘留物可轉化為塑料
2016-03-21 來源：中國聚合物網
美國斯坦福大學的一個研究小組創制一種方法，可以把二氧化碳以及農作物殘留物等植物材料轉化為塑料。
斯坦福大學化學系助理教授馬修·卡南說，這一項目“旨在以二氧化碳取代石油化工產品，作為制造塑料的原料。如果棄用（石油等）不可再生能源，塑料工業可以大大減少‘碳足跡’”。
據專家介紹，現有眾多塑料制品，包括紡織品、電子產品、飲料容器和個人護理用品的包裝，均以聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為材料，全球每年消耗量約5000萬噸。這種材料的原料是對苯二甲酸和乙二醇，兩者都是石油和天然氣的衍生物。
卡南解釋說，以化石燃料為來源，再加上生產過程需消耗能源，每生產1噸聚對苯二甲酸乙二酯，會釋放超過4噸二氧化碳，增加地球大氣中的溫室氣體含量。
在最新一期英國《自然》雜志登載的一篇論文中，卡南及其同事介紹說，研究小組的著力點是一定程度上可替代聚對苯二甲酸乙二酯的聚呋喃二甲酸乙二酯（PEF），后者以一種名為2，5－呋喃二甲酸（FDCA）的化合物和乙二醇為原料。而2，5－呋喃二甲酸與對苯二甲酸不同，前者可以是生物材料的衍生物。
迄今，塑料工業之所以沒有推廣聚呋喃二甲酸乙二酯，原因是需要找到低成本大規模生產2，5－呋喃二甲酸的方法。一種現有方法是把玉米糖漿所含果糖轉化為2，5－呋喃二甲酸，但這意味著占用更多土地種植玉米，并且消耗能源、化肥和水資源，最終會與食品生產形成競爭。
在卡南看來，“利用生物材料，譬如雜草和農作物收獲以后的殘留物，是更好的選擇。”研究小組選擇的實驗材料是糠醛，主要來源是玉米芯等農作物的殘留物。
在實驗中，研究人員混合碳酸鹽、二氧化碳和由糠醛衍生獲得的糠酸，將它們加熱至200攝氏度，呈現熔鹽狀態，如此持續5小時后，熔鹽混合物總量的89％會轉化為2，5－呋喃二甲酸。
卡南說，一旦獲得2，5－呋喃二甲酸，再把它與乙二醇一起轉化為聚呋喃二甲酸乙二酯，是其他研究人員先前成功驗證的過程。盡管這一新方法有待工業化驗證，其促使溫室氣體減排的數量有待測算，但卡南設想，塑料工業有望據此轉向大量生產聚呋喃二甲酸乙二酯，生產過程所需的二氧化碳可以取自火力發電廠排放的廢氣。
斯坦福大學化學系助理教授馬修·卡南說，這一項目“旨在以二氧化碳取代石油化工產品，作為制造塑料的原料。如果棄用（石油等）不可再生能源，塑料工業可以大大減少‘碳足跡’”。
據專家介紹，現有眾多塑料制品，包括紡織品、電子產品、飲料容器和個人護理用品的包裝，均以聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為材料，全球每年消耗量約5000萬噸。這種材料的原料是對苯二甲酸和乙二醇，兩者都是石油和天然氣的衍生物。
卡南解釋說，以化石燃料為來源，再加上生產過程需消耗能源，每生產1噸聚對苯二甲酸乙二酯，會釋放超過4噸二氧化碳，增加地球大氣中的溫室氣體含量。
在最新一期英國《自然》雜志登載的一篇論文中，卡南及其同事介紹說，研究小組的著力點是一定程度上可替代聚對苯二甲酸乙二酯的聚呋喃二甲酸乙二酯（PEF），后者以一種名為2，5－呋喃二甲酸（FDCA）的化合物和乙二醇為原料。而2，5－呋喃二甲酸與對苯二甲酸不同，前者可以是生物材料的衍生物。
迄今，塑料工業之所以沒有推廣聚呋喃二甲酸乙二酯，原因是需要找到低成本大規模生產2，5－呋喃二甲酸的方法。一種現有方法是把玉米糖漿所含果糖轉化為2，5－呋喃二甲酸，但這意味著占用更多土地種植玉米，并且消耗能源、化肥和水資源，最終會與食品生產形成競爭。
在卡南看來，“利用生物材料，譬如雜草和農作物收獲以后的殘留物，是更好的選擇。”研究小組選擇的實驗材料是糠醛，主要來源是玉米芯等農作物的殘留物。
在實驗中，研究人員混合碳酸鹽、二氧化碳和由糠醛衍生獲得的糠酸，將它們加熱至200攝氏度，呈現熔鹽狀態，如此持續5小時后，熔鹽混合物總量的89％會轉化為2，5－呋喃二甲酸。
卡南說，一旦獲得2，5－呋喃二甲酸，再把它與乙二醇一起轉化為聚呋喃二甲酸乙二酯，是其他研究人員先前成功驗證的過程。盡管這一新方法有待工業化驗證，其促使溫室氣體減排的數量有待測算，但卡南設想，塑料工業有望據此轉向大量生產聚呋喃二甲酸乙二酯，生產過程所需的二氧化碳可以取自火力發電廠排放的廢氣。
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（責任編輯：xu）
