用二氧化碳生產塑料？

浩海云

據國外媒體報道，由于人類的過度使用，如今地表和海洋中已經堆積了約80億噸塑料垃圾，也難怪塑料近年來的口碑一直不佳。但塑料的重要性也是毋庸置疑的。塑料的發明使20世紀的生活發生了革命性的變化，它結實耐久、用途多樣、清潔衛生，這樣的材料在自然界中幾乎不存在。如果沒有塑料，我們永遠也造不出唱片、膠帶、電影膠片等等，自然也就無法錄制音樂、拍攝電影，也無法發展現代醫學。汽車零部件、輕型飛機材料、衛星和太空飛船等也都依賴于塑料，環球旅行和太空探索方才成為可能，更不用提計算機、手機和各式各樣的網絡技術了。

盡管塑料如此重要，但塑料的廢棄處理一直是個棘手的問題。不僅如此，塑料的來源也很令人頭疼。塑料是用化石燃料制成的，人類每年消耗的石油和天然氣約有40%都用在了生產塑料聚合物上。聽上去可能不多，但仍然涉及到化石燃料開采和氣候變化的問題。

生物塑料——真有聽上去那么好嗎？

那我們是否有替代方案呢？聚乳酸等生物塑料如今是許多人重點關注的發展領域，比如用土豆制成的一次性餐具、用玉米制成的塑料瓶、用食物殘渣制成的垃圾袋等等，雖然聽上去像是個理想的解決方案，但事實遠沒有這么簡單。首先，生物塑料并沒有聽上去那么容易降解，一般需要經過工業處理。不僅如此，生產生物塑料也需要耗費大量能量，收割農作物、加工原材料等過程中排放的二氧化碳甚至比傳統塑料還要多。

國外研究人員最近考察了用各類材料生產塑料瓶產生的環境影響，包括用玉米和可回收聚酯等等，結果發現，生物塑料的表現并不盡如人意。

考慮到化肥費用、運輸和收割成本，以生物材料制成的塑料效益是最差的，而表現最好的反而是用原油生產的塑料。研究人員表示，這并不是他們希望看到的結果。

生產生物塑料所耗費的水和化肥還會對河流和河口造成污染，導致水體富營養化，此外，如果人們不慎將生物垃圾扔進了可回收垃圾中，這些物質就會污染整個回收鏈，降低回收塑料的品質。

所以從目前來看，生物塑料的表現還是比較令人失望的。

除了生物塑料之外，還有另一種替代方案：用二氧化碳制造塑料。科學家在該領域已經努力了十余年，如今終于看到了希望的曙光。

用二氧化碳制造塑料

科學家指出，與其用化石燃料作為塑料的原材料，我們不如反其道而行之，通過一些化學技巧，用廢棄的二氧化碳來制造塑料，這將使整個石化行業發生革命性的變化。目前大多數二氧化碳都來自氫氣生產，不過研究人員還在嘗試捕捉工業廢氣中的二氧化碳。這種做法不僅能減少化石燃料的使用量，還會對氣候變化產生影響，減少溫室氣體排放。

要想用二氧化碳生產塑料，關鍵在于催化劑的設計，比如包含銅等金屬的化合物。科學家發現，有一種催化劑可以讓二氧化碳和環氧化物發生反應、生成一類名叫“聚醚聚碳酸酯多元醇”的物質，而這類物質正是生產聚氨酯的基礎，后者常用于制作床墊、靠墊和冰箱隔熱材料。

德國一家公司正在生產一種名叫Cardyon的特殊床墊，其中有20%的材料由二氧化碳制成。考慮到目前全世界每年的聚氨酯產量超過1500萬噸，假如將原材料換成二氧化碳，必然會產生巨大影響。

英國公司Econic也在用二氧化碳生產聚氨酯，希望能在兩年內推出泡沫塑料、涂料、密封劑和彈性纖維等產品。這些材料的品質不僅能與傳統塑料相媲美，在某些方面甚至還優于傳統塑料。Econic公司指出，他們生產的部分材料的性能更加優良，如耐火性、耐刮性等等。據該公司估計，若30%的多元醇用二氧化碳制成，便可以減少9000萬噸的二氧化碳排放，相當于多種了400萬棵樹、或者減少了200萬輛汽車。

科學家甚至還有更大的“野心”：用二氧化碳生產乙烯。目前全世界生產的塑料約一半都是用乙烯制成的，因此乙烯是全球最重要的工業原材料之一。研究人員正在研制一種含有銅的催化劑，讓二氧化碳和水在通電狀態下生成乙烯。

英國科學家發明了一種方法，可以讓二氧化碳與木糖等糖類相結合、生成聚碳酸酯（可用于生產嬰兒奶瓶等可回收容器）。目前的聚碳酸酯生產工藝中一般會用到光氣（曾在一戰中作為化學武器的劇毒氣體）、以及一種名叫雙酚A的化學物質。雙酚A具有類似雌激素的性質，已被加拿大等國禁止用于嬰兒產品。而假如用糖類物質為基礎生產聚碳酸酯，其生產和使用安全性都將大大提升，從而更適用于制作醫學植入物、縫線和器官支架等材料。

美國科學家也發明了一種新技術，利用含有鎳和磷的電催化劑、使水和二氧化碳在電流作用下相結合，進而生成復雜的含碳分子，可用于生產塑料和藥物等產品。研究人員表示，這一過程的本質相當于人工光合作用，并且可以比天然光合作用更高效。