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新配方可生產廉價環保塑料

塑料擁有巨大的碳排放量:生產這種以石油為基礎的材料每年至少帶來1億噸碳排放量。如今,一個美國研究團隊發明了一種利用糖和玉米芯製造塑料的廉價方法。如果這種塑料能以足夠低的成本被生產出來,那麽或許有一天它將代替全球最常見的一種塑料——聚對苯二甲酸乙二醇酯。食品包裝袋、汽水瓶,甚至聚酯棉料都含有PET。

  幾十年來,石油是幾乎所有塑料——從聚乙烯到丙烯——的原材料。不過,上世紀70年代的石油危機促使研究人員尋找利用植物而非石油生產塑料的替代方案。杜邦和其他化學公司已經取得了進展。但科學家一直在繼續尋找可替代PET的以生物為基本原料的方案,而最有前景的是聚乙烯高發泡體。研究人員利用可再生能源,成功研製出PEF的一種主要成分——呋喃二甲酸。不過,這種方法的成本很高。

  為此,來自威斯康辛大學麥迪遜分校的工程師Jim Dumesic及其團隊著手尋找降低成本的方法。10年後,他們發現實現該方法的關鍵是一種名為γ-戊內酯的溶劑。GVL是一種沒有顏色的液體,可從玉米芯等可再生能源中獲得。當Dumesic和同事將GVL和一種有機酸催化劑添加到水中時,它們將果糖—— 一種存在於水果、蔬菜和玉米糖漿中的糖——轉變成可作為FDCA前體的有機化合物。由於GVL的表現如此良好,以至於Dumesic團隊僅需要少量果糖便能生產出大量的純FDCA。

  最新研究共同作者、威斯康辛大學化學工程師Ali Hussain Motagamwala介紹說,新方法解決了塑料生產的三個問題。首先,它利用的是可再生碳源,而非化石燃料。其次,此前利用可再生能源製造FDCA的嚐試需要使用腐蝕酸以及昂貴的反應容器,而新方法不需要這些。第三,科學家可利用最終產品FDCA作為反應催化劑並且循環使用GVL溶劑。和現有方法相比,這會降低成本並且節省能源。“最新方法讓整個過程變得更加綠色。”


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