据悉，近日，斯坦福的科学家们发现了一种新颖的方法来制造塑料，这种制造方法的原材料是二氧化碳与非食用植物材料，比如农业废料和杂草。研究人员称，这种新的科学技术提供了一个低碳环保的新材料，可以用来生产塑料瓶和其他塑料件，以替代目前由石油为原料生产而来的塑料用品。
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斯坦福大学化学系助理教授matthew kanan说：“我们的目标就是要让二氧化碳制得的塑料取代那些石油衍生品。如果塑料的生产环节无需使用大量的不可再生能源，那么该行业的碳排放量将大大降低。”在《自然》杂志上，kanan与其斯坦福的同事们讲述了他们的研究成果。
改变塑料的组成成分
聚对苯二甲酸乙酯是聚酯家族中最常见的热塑性聚合物树脂，这种纤维材料一般应用于服装、食物和液体容器的生产中，以及热成型制造，在与玻璃纤维混合后可以制成工程树脂。
现在许多的塑料制品都是由聚对苯二甲酸乙醇（pet）这种聚合物生产而来。全世界范围来看，pet的年产量大约为五千万吨，这些材料分别被用于生产织物、电子产品、可回收饮料容器，以及个人护理用品。
pet材料由对苯二甲酸和乙二醇这两种成分组成，它们分别来源于精炼石油和天然气，生产制造pet的过程中会排放大量的二氧化碳，众所周知二氧化碳是一种造成全球变暖的温室气体。
kanan称：“生产pet时会用到化石原料，加上生产过程中所需要的能量供给，每制造一吨的pet材料所排放的二氧化碳气体将超过四吨。”
kanan与其合作者们在研究中重点关注了聚呋喃二甲酸（pef），pef由乙二醇和名为2-5呋喃二羧酸（fdca）的化合物组成，这种pef材料未来非常有希望取代pet。
kanan说：“pef材料取代pet优势明显，因为其fdca的成分可以从生物质而不是石油中获取。另外，在密封隔绝氧气方面，pef的材料性能更优于pet，这点在装瓶应用时非常有利。”
尽管pet具有很多理想的材料属性，但是塑料行业目前还没有找到一个低成本的方法来大规模生产制造这种材料，瓶颈就在于找到一种经济可行的方法可持续地生产fdca。
一种方法是将玉米糖浆中的果糖转换为fdca，荷兰的avantium公司与其九游会体育的合作伙伴可口可乐以及其他一些公司已经成功开发了这项技术，但对于行业来说有一个问题，就是种植农作物需要大量的土地、能源、肥料，以及水资源。
“利用果糖进行转换的方法是存在问题的，因为生产果糖也会排放大量的碳，而且，你最终还会和粮食生产形成竞争关系，所以，更好的九游会体育的解决方案是利用非食用生物质来制造fdca，比如粮食收割后留下的杂草或废料。” kanan说。
农业废料变身塑料
化学系研究生aanindeeta banerjee与助理教授matthew kanan已经开发了一种新方法来制造可再生塑料，这种塑料制造方法的原料采用的是二氧化碳和普通的植物。
斯坦福的研究团队一直在用糠醛做试验，试图将其替换玉米糖来获得fdca，糠醛是由农业废料制成的一种化合物，已经被广泛使用了几十年，每年有大约四十万吨的产量，用于树脂、溶剂，以及其它产品的生产。
但是用糠醛和二氧化碳来制造fdca需要使用危险化学品，这些化学品不仅价格昂贵，而且生产过程会耗费许多能量。kanan说：“这确实违背了我们正努力做的这件事的目的。”
斯坦福团队已经成功解决了这个问题，即采用更为良性的碳酸盐化合物来替代原先的糠醛。研究生aanindeeta banerjee是发表在《自然》上那篇研究报告的主要作者，她将碳酸盐与二氧化碳混合，并加入糠醛的衍生物糠酸，然后将混合物加热至大约200摄氏度，就可以形成熔融盐。
接下来就会发生戏剧性的变化，五个小时后，89%熔融盐混合物已转化成了fdca。下一步将fdca再转化为塑料pef就非常简单了，kanan称只需要采用其他研究者已经发现的方法即可。
再生碳
kanan称，斯坦福团队的做法能够显着减少温室气体的排放，因为生产pef过程中用到的二氧化碳可以从化石燃料发电厂的排放中获得，或者也可以从其他的工业排放中获得。
用pef塑料制造得到的产品可以回收，也可以通过焚烧又转化为二氧化碳气体，最后，这些大气中的二氧化碳会被杂草和其它植物所吸收，而这些植物又可以用来制造更多的pef材料。
“我们相信，pef目前尚未实现的大规模应用问题，可以通过我们的化学方法来解决。” kanan说：“现在仅仅完成了第一步，我们还需要做大量的工作，验证这种方法是否是大规模量产可行的，并且量化这种方法的碳排放量。”
kanan与其同事们已经开始将他们这种新的化学方法做更多的应用，比如利用氢和二氧化碳来生产可再生燃料和其他化合物。kanan说：“这是目前我们正在做的最为令人激动的新应用研究。”
