新型環保的聚乳酸植物塑料

高育紅

據了解，每年我國的包裝廢棄物約200多萬噸，其中有近5％為石油塑料制品垃圾。石油塑料制品的成分主要是聚乙烯或聚苯乙烯，如果直接焚燒這些垃圾，在燃燒過程中會產生對人體致癌的物質。假如填埋，它們歷經百年也不會降解，更會污染海洋環境，導致耕地板結，嚴重破壞生態平衡。最近，一種利用生物技術制造的新型植物塑料的問世扭轉了這一局面。

所謂植物塑料是指由玉米或甘蔗等制造的聚乳酸塑料。現在使用植物塑料的實用化產品已有農業用的地膜和快餐盒等。另外，部分電器產品和服裝等也開始使用了植物塑料。植物塑料一直以來被視為與環境親和的“生物分解塑料”之一。所謂生物分解塑料，是指在自然界中能夠通過微生物的作用將其分解為水和二氧化碳的塑料。

但是，與以往出自石油或天然氣的塑料相比，植物塑料存在制造成本高，以及60攝氏度以上易變形等缺點，目前還沒有大范圍地推廣應用。但是，科學家預言有望在5年內植物塑料將全面取代石油化工塑料。

技術有待提高

那么，玉米、甘蔗等植物是如何造出塑料的呢?首先，從玉米、甘蔗等植物中萃取出淀粉；接著，用酶將淀粉分解制成麥芽糖或葡萄糖；然后，將麥芽糖或葡萄糖供給微生物食用并發酵，制造出乳酸：最后，將乳酸聚合，造出聚乳酸。這樣制作的聚乳酸材料十分堅硬，并具有極高的透明度。但是聚乳酸單晶在室溫下接近玻璃的性質，稍加沖擊馬上就會碎裂。如果想作為塑料使用，還需要通過摻加柔順的化合物。另外，由于聚乳酸的熔點只有170攝氏度，作為商品，還必須提高它的耐熱性和強度。

聚乳酸是螺旋結構的高分子，如果讓它結晶，雖可增加耐熱性或強度，但會失去透明度。反之，如果保持透明度，則只能在60攝氏度以下使用。此外，還存在其結晶速度慢等問題。

聚乳酸塑料最大特點是在自然界中容易分解。在聚乳酸塑料中加上水，即可變成容易分解的酯。把聚乳酸塑料放入堆肥中，首先通過水分和酶的分解，變成乳酸：再經被稱為需氧菌的微生物食之并代謝，最終被分解為水與二氧化碳。而二氧化碳和水原本就是植物從大自然中吸收來的，所以，從整體來說它沒給環境增加負擔。

優勢卓越明顯

用聚乳酸塑料制造的產品具體有什么價值呢?首先，這些塑料來自植物，作為材料來源它優于石油化工塑料。其次，植物能夠通過種植獲得，所以聚乳酸塑料可說是再生資源或可持續使用的材料。另外，使用谷物為主制造的聚乳酸，不論是焚燒還是在自然界中分解，都不會對環境增加負擔。現在世界生產石油化工塑料的年產量是1.5億噸。如果用聚乳酸制造塑料，這就減少了石油或天然氣的消耗。這對化石燃料面臨枯竭的現狀，無疑是一個最大的福音。

另外，焚燒廢棄的石油化工塑料，等于把埋在地下的化石燃料中的二氧化碳釋放到大氣中，這無疑加深了日益嚴重的全球變暖問題。如果使用吸收二氧化碳的植物來制造聚乳酸塑料，可使大氣中的二氧化碳得到更好的循環。

醫用領域廣泛

除了日常用品中的廣泛適用外，聚乳酸植物塑料在醫學方面的應用優勢尤為突出，也是目前應用得最為成功的領域。第一是制作醫用骨釘。以前治療骨折等骨科疾病使用的是不銹鋼骨釘，病人必經兩次手術才能治愈。即第一次手術用鋼釘把骨折復位固定，待骨頭長好后，再動第二次手術，把鋼釘取出。使用聚乳酸植物塑料只需一次手術植入骨釘，病愈的同時，骨釘也降解在人體內。因為降解產生的是二氧化碳和水，所以不會對人體產生不良后果。雖然，目前聚乳酸植物塑料骨釘的價格比不銹鋼骨釘高出50％左右，但是多數患者為了避免兩次手術的痛苦，還是選擇聚乳酸植物塑料骨釘。

另一方面，將聚乳酸植物塑料制成人工臟器的骨架研究也在進行。例如有專家正在聚乳酸植物塑料肝骨架的整個表面上培養肝細胞，制造人造肝臟。用這種方法制造的人造肝臟移到體內，作為骨架部分的聚乳酸植物塑料在體內不久就會被分解吸收，最后留下了與骨架同樣形狀的肝臟。這是有效利用聚乳酸植物塑料生物分解性質的典范。

來源越來越廣

要使聚乳酸植物塑料普及，還有一些問題必須解決，如制造成本高的問題。但隨著人們環境保護意識的不斷提高，聚乳酸塑料必將受到大眾的歡迎。為此，聚乳酸植物塑料肯定有廣闊的發展前景。

如何供應作為聚乳酸原料的谷物呢?現在其主要原料是玉米。科學家建議應從數量上占優勢的淀粉資源“大米”著手，制造聚乳酸植物塑料。科學家關注大米生產聚乳酸植物塑料的另一個理由是，聚乳酸螺旋結構的旋轉方向不同，可分為L聚乳酸和D聚乳酸。現在制造的聚乳酸幾乎都是L聚乳酸。

目前科學家已經成功地從大米中制造出D聚乳酸，并發現了對聚乳酸植物塑料有意義的性質。首先將L聚乳酸與D聚乳酸摻合，使熔點提高到llO攝氏度左右，大大改善了耐熱性問題。其次，改變混合的方法，能夠產生性質不同的各種聚乳酸植物塑料。

與石油塑料相比，聚乳酸植物塑料與其他生物分解塑料一樣，可以說目前幾乎沒有普及，但是隨著人們環保意識的進一步提高，普及將不再是個問題。