二氧化碳和農(nóng)作物殘留物可轉(zhuǎn)化為塑料
發(fā)布時間:2024-12-08瀏覽次數(shù):次
美國斯坦福大學(xué)的一個研究小組創(chuàng)制一種方法,可以把二氧化碳以及農(nóng)作物殘留物等植物材料轉(zhuǎn)化為塑料。
斯坦福大學(xué)化學(xué)系助理教授馬修·卡南說,這一項(xiàng)目“旨在以二氧化碳取代石油化工產(chǎn)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(yè)可以大大減少‘碳足跡’”。
據(jù)專家介紹,現(xiàn)有眾多塑料制品,包括紡織品、電子產(chǎn)品、飲料容器和個人護(hù)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(chǎn)過程需消耗能源,每生產(chǎn)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。
在較新一期英國《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(diǎn)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(yè)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(guī)模生產(chǎn)2,5-呋喃二甲酸的方法。一種現(xiàn)有方法是把玉米糖漿所含果糖轉(zhuǎn)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,結(jié)果會與食品生產(chǎn)形成競爭。
在卡南看來,“利用生物材料,譬如雜草和農(nóng)作物收獲以后的殘留物,是更好的選擇。”研究小組選擇的實(shí)驗(yàn)材料是糠醛,主要來源是玉米芯等農(nóng)作物的殘留物。
在實(shí)驗(yàn)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(xiàn)熔鹽狀態(tài),如此持續(xù)5小時后,熔鹽混合物總量的89%會轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為聚呋喃二甲酸乙二酯,是其他研究人員先前成功驗(yàn)證的過程。盡管這一新方法有待工業(yè)化驗(yàn)證,其促使溫室氣體減排的數(shù)量有待測算,但卡南設(shè)想,塑料工業(yè)有望據(jù)此轉(zhuǎn)向大量生產(chǎn)聚呋喃二甲酸乙二酯,生產(chǎn)過程所需的二氧化碳可以取自火力發(fā)電廠排放的廢氣。