自上个世纪以来,塑料产品因其独特的功能性,深入到我们生活中的方方面面。然而,传统塑料工业的迅猛发展,也让人类遇到了前所未有的危机。对此,一群绿色“替身”挺身而出,让我们一起来瞧瞧吧!
一、全球战塑,为何迫在眉睫?
塑料是通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物材料。传统塑料(例如基乙烯、聚丙烯)的原料通常来自石油裂解,而全球化石资源的逐渐枯竭,给传统塑料的产量带来了严峻的挑战。
同时,长期以来,传统塑料不仅消耗了大量的非可再生资源,其生产和使用过程中还会释放大量的温室气体和有害物质,对环境造成重大影响。生物方面,海洋中的垃圾和塑料对所有海洋生物都将构成严重威胁;生态方面,塑料对浮游生物和海洋、淡水和陆地系统产生的影响也会间接改变全球碳循环;人体健康方面,海洋垃圾和塑料废弃物同样会威胁人类本身……
二、绿色“救星”——生物基高分子材料
面对传统塑料带来的挑战,开发新型的、可持续的、环境友好的高分子材料成了当今科学研究的重要方向之一。科学家发现,一些生物资源(如植物、微生物等)也能成为生产高分子材料的原料,生物基高分子材料就这样诞生了。
这类材料的开发和应用,不仅可以减少对有限化石资源的依赖、降低碳排放,还有助于推动农业的可持续发展,实现从“石油经济”向“生物经济”的转变。更重要的是,许多生物基高分子材料具有良好的生物降解性,使用后可以通过自然过程分解,大大减少了环境污染。

三、“酷炫”的生物基高分子材料
目前,生物基高分子材料的种类日益增多,它们被广泛应用于包装、农业、纺织、汽车、建筑等领域。
1、聚乳酸(PLA)
由乳酸聚合得到,是目前应用最广泛的生物基高分子材料之一,具有良好的生物降解性和生物相容性,常用于包装材料、一次性餐具、医疗器械等领域。
2、生物基聚乙烯(Bio-PE)
以生物乙醇为原料通过聚合反应制得,其性能与传统的聚乙烯相当,但生产过程更环保。生物基聚乙烯广泛应用于包装、农业薄膜、玩具、容器和管材等领域。
3、生物基聚丁二酸丁二醇酯(PBS)
是一种完全生物降解的塑料,由可再生资源如糖、玉米或甘蔗通过发酵过程产生的丁二酸和丁二醇合成。应用领域主要包括包装、餐饮、生物医学等。
4、生物基聚酰胺(Bio-PA)
是一类从可再生资源如植物油、脂肪酸、甘蔗或玉米等生物质中提取的原料制成的聚酰胺(尼龙)。生物基聚酰胺广泛应用于多个领域,包括纺织品、汽车工业、电子器件等。
5、聚羟基烷酸酯(PHA)
由微生物通过发酵过程直接产生的一类完全生物降解的高分子材料,可用于生产包装材料、农业薄膜等。
四、生物资源来自哪里?
生物基高分子材料的单体主要来源于生物资源,包括农作物、植物油、微生物等。这些生物资源通过生物技术或化学加工转化为高分子的单体,然后通过聚合反应制成高分子材料。
1、农作物:玉米、甘蔗等。例如,农作物是生产聚乳酸(PLA)等材料的重要原料,它们经过发酵处理后会产生乳酸,乳酸再通过聚合反应制成聚乳酸。
2、植物油:大豆油、蓖(bì)麻油等。植物油可用于生产生物基聚氨酯(PU)、生物基环氧树脂等材料。
3、微生物:通过微生物发酵,可以直接产生一些类型的生物基高分子材料(例如聚羟基烷酸酯)。这种方式不仅环保,而且可以利用各种有机废弃物作为原料,具有很高的资源利用率。
生物资源是自然界赋予我们的宝藏。现在,生物资源还被用来代替石化资源,生产可持续的生物基高分子材料产品。积极参与生物资源的利用,我们能够改变自身和身边的环境,迈向一个更加绿色、可持续的未来!