真正的环境友好：用二氧化碳和植物制造塑料

科学家发现了一种生产塑料的新方法，即利用二氧化碳和不可食用的植物如稻草或杂草来生产塑料。他们说这项新技术可以使以石油为原料的塑料产品的碳含量降低。

斯坦福大学化学助理教授马修·卡纳恩说:“我们的目标是用二氧化碳代替石油衍生物生产塑料。如果你不使用大量的不可再生能源，那么你可以显著减少塑料行业的碳足迹。”

卡南和他的同事在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。

一个不错的选择。

许多塑料来自一种叫做聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物材料。聚酯是一种广泛使用的原料。每年，有5亿吨聚酯被用于织物、电子产品、可回收饮料瓶和个人护理产品。

聚酯由石油中的对苯二甲酸和天然气中的乙二醇组成。聚酯的工业生产将产生大量的二氧化碳，这会使世界变暖。

卡纳恩说:“要生产宠物，我们不仅需要化石材料，还需要能源。通常，生产一吨聚酯会产生4吨以上的二氧化碳。”

在对材料性能的研究中，他和他的合作者把他们的精力放在了聚对苯二甲酸乙二醇酯的替代品上，聚呋喃二甲酸(PEF)，它由乙二醇和一种叫做2-5呋喃二甲酸(FDCA)的化合物组成。

数千吨塑料漂浮在海洋中。

卡纳恩说:“PEF非常有希望取代聚对苯二甲酸乙二醇酯，因为它来自生物而不是石油。作为一个密封的氧气罐，PEF也比聚酯好。”

尽管PEF有许多优势，但塑料工业还没有找到一种低成本的方法来大规模生产它。这个瓶颈问题迫使人们致力于寻找经济上可行的方法来支持FDCA生产。

一种方法是将从玉米糖浆中提取的果糖转化为果糖二磷酸钠。荷兰的阿凡提姆、可口可乐和其他公司已经开发了这项技术，但问题是种植玉米仍然需要大量的土地、能源、肥料和水。

卡纳恩说:“果糖是个问题，因为果糖生产不仅需要大量的碳足迹，还可能与食品生产竞争。一个更好的方法是使用不可食用的植物，如草皮或稻草。”

戏剧性的结果

该团队用糖醛代替玉米中的糖来生产FDCA。糖醛是一种从稻草中提取的化合物，可以使用几十年，每年生产40万吨树脂、溶剂和其他产品。

卡南说:“用二氧化碳和糖醛生产果糖二磷酸钠需要剧烈的化学反应。这种反应需要大量的精力和金钱，这个问题足以挫败我们的梦想。”

如何将生物燃料转化为廉价塑料

他们用温和的化合物来解决这个问题:碳酸盐，研究性质的主要研究者——研究生安妮特·班·纳吉，用二氧化碳和糠酸(糠醛的衍生物)合成了碳酸盐，并将混合物加热到大约290华氏度(200摄氏度)形成熔融盐。

卡南说:“结果非常戏剧性。5小时后，89%的熔融盐转化为FDCA。下一步很简单。其他研究人员已经找到了一种将FDCA转化为PEF塑料的方法。”

“这只是第一步。”

卡南说:“这种方法有潜力显著减少温室气体排放。”因为PEF所需的二氧化碳可以从化石燃料发电厂和其他行业获得。

PEF的原材料也可以回收，二氧化碳可以通过焚烧转移到大气中。这样，二氧化碳可以被草地、杂草和其他植物吸收，然后可以产生更多的PEF。

卡南说:“我们相信我们的化学可以打开PEF的大门。这只是第一步。我们需要做大量工作，看看它能否形成一定的规模，并量化碳足迹。”

卡南和他的同事开始了新的化学研究，应用于从氢和二氧化碳生产可再生燃料和其他化合物:“这是我们开发的最令人兴奋的新应用。”

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