從環(huán)保塑料衍生出的塑料市場前景
2013/9/5 9:00:08
隨著市場的不斷開發(fā)，越來越多的產(chǎn)品投入生產(chǎn)，塑料管材生產(chǎn)線也隨之不斷研發(fā)升級，更加符合現(xiàn)代建筑及工程的要求，工藝水平提高，產(chǎn)品質(zhì)量安全可靠，總體發(fā)展前景十分廣闊。塑料管材作為化學(xué)建材的重要組成部分，以其優(yōu)越的性能，衛(wèi)生、環(huán)保、低耗等為廣大用戶所廣泛接受，主要有UPVC排水管，UPVC給水管，鋁塑復(fù)合管，聚乙烯(PE)給水管材這幾種。
塑料的需求前景一篇看好，然而全國塑料工業(yè)每年需要消耗超過2000萬噸原油，已影響到我國的能源安全。而且塑料廢棄物不易實(shí)現(xiàn)自然降解和回收利用的缺點(diǎn)也使它成為了環(huán)境殺手。
近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱青島能源所)生物基化學(xué)品團(tuán)隊(duì)在可降解塑料生物合成領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究人員利用葡萄糖、甘油等廉價(jià)可再生碳源合成了聚3-羥基丙酸(P3HP)。
傳統(tǒng)塑料危害多
塑料因質(zhì)輕、綜合性能好、易加工等諸多優(yōu)點(diǎn)而一直受到社會(huì)青睞，廣泛用于工農(nóng)業(yè)及人們生活的各個(gè)方面。目前常用的塑料，包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等，都是以石油化工產(chǎn)品為原料制造的。這些塑料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不能被生物降解，對環(huán)境造成極大危害。
雖然塑料廢棄物可以進(jìn)行回收再利用，但由于塑料種類眾多，需要分類處理，增加了回收的難度，再利用率不高。因此，塑料廢棄物主要通過填埋和焚燒的方法處理。 這些都是對環(huán)境極度的危害的。
生物合成優(yōu)勢大
一般說來，目前市場上沒有完全環(huán)保的塑料制品，只是在塑料中加入一些成分后，使其相對容易降解。市場上的環(huán)保塑料一般采用無毒的聚烯烴樹脂，在生產(chǎn)過程中加入一定量的添加劑，如淀粉、改性淀粉或其它纖維素、光敏劑、生物降解劑等。
雖然這些添加成分使塑料包裝物的穩(wěn)定性下降，可在自然環(huán)境中分解，但可降解部分僅限于淀粉、纖維素等添加成分，聚烯烴等樹脂成分仍然是無法降解的，只是以較為微小的形式分散到環(huán)境中，更難回收和處理。從某種意義上講，其對環(huán)境的潛在污染更甚于傳統(tǒng)塑料。
青島能源所生物基化學(xué)品團(tuán)隊(duì)制備的可降解塑料聚3-羥基丙酸(P3HP)屬于聚羥基脂肪酸酯，這類塑料可迅速被土壤中的天然微生物直接降解利用，不會(huì)產(chǎn)生任何有害成分。 同時(shí)，P3HP通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)，不會(huì)受到能源危機(jī)和石油價(jià)格上升的影響，生產(chǎn)過程也是綠色環(huán)保，不造成污染。
近日，青島能源所生物基化學(xué)品團(tuán)隊(duì)分別克隆了不同來源的聚3-羥基丙酸合成所需的酶基因，在大腸桿菌中表達(dá)純化了相關(guān)酶并比較它們的催化活性，選擇具有高活性的酶基因組合構(gòu)建了兩條合成聚3-羥基丙酸的代謝途徑，可利用葡萄糖、甘油等廉價(jià)可再生碳源生產(chǎn)聚3-羥基丙酸。
為進(jìn)一步改善聚3-羥基丙酸的材料性能，研究人員還在其中摻入了3-羥基丁酸單體，使材料的熱力學(xué)性能和機(jī)械性能得到了明顯改善。
環(huán)境和經(jīng)濟(jì)需求可觀
可降解塑料生產(chǎn)當(dāng)前在全球都處于起步階段?？山到馑芰习凑战到鈾C(jī)理可大致分為光降解塑料、生物降解塑料和光—生物雙降解塑料。其中，光降解塑料由于價(jià)格較高，又只能在光照下降解，受地理環(huán)境、氣候制約性很大，埋地部分不能降解等諸多缺點(diǎn)，終將退出歷史舞臺。具有完全降解特性的生物降解塑料和具有光—生物雙重降解特性的光/生物雙降解塑料，吸引了世界各國研究人員的目光，成為了目前主要的研究開發(fā)方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。
青島能源所生物基化學(xué)品團(tuán)隊(duì)開展的生物法合成P3HP的研究還剛剛起步，無法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，但他們相信P3HP作為新型可生物降解塑料具有巨大的市場潛力。 目前，P3HP生物合成面臨的大問題就是如何提高產(chǎn)量，降低成本。
另一方面來自制備技術(shù)，如何使P3HP的合成路線具有更高的轉(zhuǎn)化效率也是該團(tuán)隊(duì)正在努力攻克的另一個(gè)難題。
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