环境将碳排放转化为塑料

　　这不仅会减少我们使用的化石燃料的数量，还会对气候变化产生影响，降低温室气体排放。
　　塑料最近受到了很多负面报道——这是当之无愧的。我们粗心大意地使用它已经覆盖了地球，并用估计八万亿吨的塑料垃圾填满了海洋。
　　但塑料垃圾的阴暗面可能会掩盖其重要性：毫无疑问，塑料彻底改变了 20 世纪的生活。耐用、柔韧、无菌且用途广泛，自然界中找不到像塑料聚合物那样的东西。没有它，我们永远无法创造黑胶唱片、磁带、摄影胶片或光盘。没有塑料，就不可能录制音乐和电影。现代医学完全依赖塑料——想想血袋、注射器和软管。汽车零部件、轻型飞机材料、卫星和航天飞机——所有这些都依赖于塑料——使我们能够环游世界并探索宇宙。当然还有：电脑、电话和所有形式的互联网技术。几乎每个阅读这些文字的人都是因为塑料而这样做的。环顾四周，您会发现只有塑料才能让您的日常生活变得如此简单。
　　除了处理问题外，塑料还有另一个令人讨厌的方面：来源。人们很容易忘记塑料是由化石燃料制成的。我们每年使用的石油和天然气中约有 4% 用于聚合物生产——这听起来可能不多，但它仍然涉及与化石燃料开采和气候变化相关的塑料生产。生物塑料 - 它们和听起来一样好吗？
　　有替代品吗？对生物塑料的大肆宣传，例如聚乳酸 (PLA)：用土豆制成的一次性餐具、用玉米制成的瓶子、用食物垃圾巧妙地制作的垃圾袋。运动开朗的绿叶标志，这些似乎是一个理想的解决方案，但事实远非如此简单。一方面，生物塑料不像名字所暗示的那样容易生物降解，通常需要工业堆肥器来处理。更糟糕的是，当你考虑到生产它们所需的能源——用机器收割庄稼、在工厂加工原材料等——时，生物塑料的碳足迹通常比传统塑料更高。
　　谢菲尔德大学的研究人员最近研究了用包括玉米和可回收 PET 在内的一系列材料生产塑料瓶对环境的全面影响，但生物塑料的效果并不好。
　　由于肥料成本、运输和收获，生物基塑料表现最差。谢菲尔德大学化学工程和化学教授 Peter Styring 博士说，这项研究中表现最好的——原始化石油。不是研究人员希望的结果。
　　此外，所涉及的水和肥料会通过富营养化对河流和河口造成污染。此外，如果人们不小心将生物塑料放入家庭回收中，这些材料会污染回收流并降低回收塑料的质量。
　　到目前为止，太令人失望了。
　　十多年来，化学家一直在追逐一种替代品，我们即将看到成千上万研究人员的辛勤工作取得成果：由二氧化碳制成的塑料。＂ 不用化石燃料作为原料 [原材料]，你可以通过使用化学技巧来使用废弃的二氧化碳来改变这个行业——这将彻底改变石化行业。＂
　　斯泰林教授
　　英国二氧化碳利用中心主任来自 CO2 的塑料
　　＂不用化石燃料作为原料 [原材料]，你可以通过使用化学技巧来使用废弃的二氧化碳来改变这个行业——这将彻底改变石化行业，＂Styring 教授说，他也是该行业的负责人。英国二氧化碳利用中心十多年来一直致力于该解决方案。目前大部分二氧化碳来自氢气生产，但研究人员也在努力捕获工业排放。
　　这不仅会减少我们使用的化石燃料的数量，还会对气候变化产生影响，降低温室气体排放。
　　例如，在 CDUUK，研究人员已经找到了如何用二氧化碳制造聚丙烯酰胺的方法。 ＂认为你可以用二氧化碳制造尼龙真是太疯狂了，但我们已经做到了，＂斯泰林教授说。
　　用二氧化碳制造塑料的关键在于设计复杂的催化剂——可以加快化学反应速度而不在过程中消耗掉的材料——例如含有铜等金属的化合物。
　　科思创的科学家们发现了一种催化剂，可以让二氧化碳与环氧化物发生反应，产生一系列被称为＂聚醚聚碳酸酯多元醇＂的化学物质，这是聚氨酯的基础——这种材料用于床垫、靠垫和冰箱绝缘材料。
　　在气体上睡觉
　　科思创在德国的工厂正在以 Cardyon 品牌生产由 20% 二氧化碳组成的床垫。鉴于全球每年生产超过 1500 万吨聚氨酯，改用二氧化碳作为原料可能会产生巨大影响。
　　在英国，Econic 也在用二氧化碳生产聚氨酯，并希望在两年内将泡沫产品以及涂料、密封剂和弹性体上架。
　　这些材料不仅在质量上与传统塑料相匹配，在某些方面甚至可以超越它们。 ＂我们发现我们的一些材料具有增强的性能，例如阻燃能力或抗划伤性，＂Econic 销售和许可主管 Leigh Taylor 说。
　　Econic 估计，如果所有多元醇（用作交联剂的分子）中有 30% 是由二氧化碳制成的，这将导致从大气中减少 9000 万吨二氧化碳——相当于 400 万棵树，或两百万辆汽车停在路上。更重要的是，由于二氧化碳非常便宜——每吨约 100 美元，而环氧丙烷（标准原材料）为 2,000 美元——对于一家年产 50 千吨的工厂，它每年可为制造商节省 1,000 万美元。
　　一个更加雄心勃勃的目标是用二氧化碳生产乙烯：我们在全球生产的塑料中约有一半是用乙烯制造的，这使其成为世界上最重要的原材料之一。在斯旺西大学，能源安全研究所的 Enrico Andreoli 教授和他的团队正在努力开发含铜催化剂，通过将二氧化碳与水和电结合来制造乙烯。
　　从二氧化碳制成的乙烯以商业可行的规模生产塑料聚乙烯可能需要 20 年的时间。 ＂但我们将无法在 30 或 40 年内用化石燃料制造乙烯——所以我们已经需要寻求其他方法来从二氧化碳制造乙烯，＂安德烈奥利教授说，只是为了正确看待这一点。
　　在巴斯大学，可持续化学技术中心的 Antoine Buchard 教授的化学家们开发了一种方法，通过将二氧化碳与木糖等糖分结合，制造聚碳酸酯（用于可重复使用的容器，如婴儿奶瓶），木糖是木材的主要成分很容易从用过的咖啡粉中提取。
　　目前聚碳酸酯的制造工艺通常使用光气（一种在第一次世界大战中用作化学武器的有毒气体）和一种叫做双酚 A 的化学物质，它模仿雌激素，现在在加拿大等国家被禁止用于婴儿产品。糖基聚碳酸酯生产更安全，使用更安全，使其适用于医疗植入物、缝线和器官支架。
　　在美国，罗格斯大学的化学家开发了一种新技术，使用含镍和磷的电催化剂将水和二氧化碳与电结合，产生复杂的含碳分子，可用于生产塑料和其他产品，如药品。 ＂这本质上是人工光合作用，＂新不伦瑞克罗格斯大学化学与化学生物学系特聘教授 Charles Dismukes 教授说。 ＂我们知道有可能通过自然光合作用来提高效率——而这只是把它吹走了。＂
　　Dismukes教授说，生产塑料的传统方法可能是常态——但这并不能使它们成为理想的选择。
　　＂从化石燃料中制造单体构建块是一个能源密集型和肮脏的过程：使用热量来驱动化学反应是缓慢的，而且非常浪费和低效，＂他说。 ＂我们不需要那样做。＂