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植物塑料的兴起

http://www.zhiwutong.com        来源:百科知识  作者:吴 载  日期:2008-8-1 


  据了解,每年我国的包装废弃物约200多万吨,其中有近5%为石油塑料制品垃圾。石油塑料制品的成分主要是聚乙烯或聚苯乙烯,如果直接焚烧这些垃圾,在燃烧过程中会产生对人体致癌的物质。假如填埋,它们历经百年也不会降解,更会污染海洋环境,导致耕地板结,严重破坏生态平衡,最近,一种利用生物技术制造的新型材料——植物塑料的问世,打破了这一局面。
  所谓植物塑料是指由玉米或甘蔗等制造的聚乳酸塑料,现在使用植物塑料的实用化产品已有农业用的地膜和快餐盒等。另外,部分电器产品和服装等也开始使用了植物塑料,植物塑料一直以来被视为与环境亲和的“生物分解塑料”之一。所谓生物分解塑料是指,在自然界中能够通过微生物的作用将其分解为水和二氧化碳的塑料。
  但是,与以往出自石油或天然气的塑料相比,植物塑料存在制造成本高,以及60℃以上易变形等缺点,目前还没有大范围地推广应用。但是,科学家预言有望在5年内植物塑料将全面取代石油化工塑料。
  
  技术有待提高
  
  那么,玉米、甘蔗等植物是如何造出塑料的呢?首先,从玉米、甘蔗等植物中萃取出淀粉;接着,用酶将淀粉分解制成麦芽糖或葡萄糖;然后,将麦芽糖或葡萄糖供给微生物食用并发酵,制造出乳酸;最后,将乳酸聚合,造出聚乳酸。这样制作的聚乳酸材料十分坚硬,并具有极高的透明度。但是,聚乳酸单晶在室温下接近玻璃的性质,稍加冲击马上就会碎裂。如果想作为塑料使用,还需要通过掺加柔顺的化合物,另外,由于聚乳酸的熔点只有170℃,作为商品,还必须提高它的耐热性和强度。
  聚乳酸是螺旋结构的高分子,如果让它结晶,虽可增加耐热性或强度,但会失去透明度。反之,如果保持透明度,则只能在60℃以下使用,此外,还存在其结晶速度慢等问题。
  聚乳酸塑料最大特点是在自然界中容易分解。在聚乳酸塑料中加上水,即可变成容易分解的酯。把聚乳酸塑料放入堆肥中,首先通过水分和酶的分解,变成乳酸;再经被称为需氧菌的微生物食之并代射,最终被分解为水与二氧化碳。而二氧化碳和水原本就是植物从大自然中吸收来的,所以,从整体来说,它没给环境增加负担。
  
  优势卓越明显
  
  用聚乳酸塑料制造的产品具体有什么价值呢?首先,这些塑料来自植物,作为材料来源它优于石油化工塑料。其次,植物能够通过种植获得,所以聚乳酸塑料可说是再生资源或可持续使用的材料。另外,使用谷物为主制造的聚乳酸,不论是焚烧还是在自然界中分解,都不会对环境增加负担。现在世界生产石油化工塑料的年产量是1.5亿吨。如果用聚乳酸制造塑料,这就减少了石油或天然气的消耗,这对化石燃料面临枯竭的现状,无疑是一个最大的福音。
  另外,焚烧废弃的石油化工塑料,等于把埋在地下的化石燃料中的二氧化碳释放到大气中,这无疑加深了日益严重的全球变暖问题,如果使用吸收二氧化碳的植物来制造聚乳酸塑料,可使大气中的二氧化碳得到更好的循环,
  
  医勇敢领域广泛
  
  除了日常用品中的广泛适用外,聚乳酸植物塑料在医学方面的应用优势尤为突出,也是目前应用得最为成功的领域,第一是制作医用骨钉,以前治疗骨折等骨科疾病使用的是不锈钢骨钉,病人必经两次手术才能治愈,即第一次手术用钢钉把骨折复位固定,待骨头长好后,再动第二次手术,把钢钉取出。使用聚乳酸植物塑料只需一次手术植入骨钉,病愈的同时,骨钉也降解在人体内。因为降解产生的是二氧化碳和水,所以不会对人体产生不良后果,虽然,目前聚乳酸植物塑料骨钉的价格比不锈钢骨钉高出50%左右,但是多数患者为了避免两次手术的痛苦,还是选择聚乳酸植物塑料骨钉。
  另一方面、将聚乳酸植物塑料制成人工脏器的骨架研究也在进行。例如有专家正在聚乳酸植物塑料肝骨架的整个表面上培养肝细胞,制造人造肝脏,用这种方法制造的人造肝脏移到体内,作为骨架部分的聚乳酸植物塑料在体内不久就会被分解吸收,最后留下了与骨架同样形状的肝脏,这是有效利用聚乳酸植物塑料生物分解性质的典范。
  
  来源越来广
  
  要使聚乳酸植物塑料普及,还有一些问题必须解决,特别是制造成本高的问题最令企业头疼。但随着人们环境保护意识的不断提高,聚乳酸塑料必将受到大众的欢迎,为此,聚乳酸植物塑料肯定有发展前景。
  如果那样的话,作为聚乳酸原料的谷物将来如何供应是个问题。现在其主要原料是玉米。科学家建议应从数量上占优势的淀粉资源“大米”着手,制造聚乳酸植物塑料。科学家关注大米生产聚乳酸植物塑料的另一个理由是,聚乳酸螺旋结构的旋转方向不同,可分为L聚乳酸和D聚乳酸。现在制造的聚乳酸几乎是L聚乳酸。目前科学家已经成功地从大米中制造出D聚乳酸,并发现了对聚乳酸植物塑料有意义的性质,首先将L聚乳酸与D聚乳酸掺和,使熔点提高到110℃左右,大大改善了耐热性问题,其次,改变混合的方法,能够产生性质不同的各种聚乳酸植物塑料。
  与石油塑料相比。聚乳酸植物塑料与其他生物分解塑料一样,可以说目前几乎没有普及,但是随着人们环保意识的进一步提高,普及只是一个迟早的问题。
  
  (文章代码:1809)
  
  [责任编辑]蒲 晖

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