未來的展望科技論文(2)
未來的展望科技論文
未來的展望科技論文篇二
對生物基塑料的未來展望
摘 要：隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，全球已經(jīng)面臨巨大的資源和環(huán)境壓力，各種資源匱乏、氣候變暖及環(huán)境污染問題讓人們不得不探尋新的材料和能源，生物基塑料成為人們減輕環(huán)境污染、緩解資源矛盾的新方式，它也因此成為人們關注的焦點。本文分析了生物基塑料的概念、當前生物基塑料發(fā)展狀況及發(fā)展過程中存在的主要問題，并對生物基塑料的發(fā)展前景進行了展望，從而為減輕資環(huán)環(huán)境壓力，促進人類社會更好的發(fā)展。
關鍵詞：生物基塑料 概念 存在問題 未來展望
近年來隨著生物基塑料的研發(fā)和應用，一些傳統(tǒng)的塑料制品已經(jīng)被其替代，生物基塑料已經(jīng)在解決資源和環(huán)境問題上發(fā)揮了重要作用。本文分析了生物基塑料的研究狀況及當前發(fā)展中遇到的主要問題，并對生物基塑料的未來發(fā)展前景進行展望，以期為經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。
一、生物基塑料的概念
1.生物基塑料的定義
2003年11月日本的生物塑料協(xié)會將生物塑料定義為生物分解塑料和生物基塑料。所謂生物分解塑料(BDP)是指，在一定環(huán)境條件下，這類塑料能夠由細菌、藻類、真菌等微生物的作用分解，而不會帶來環(huán)境問題，目前生物分解塑料既來源于石油又來自可再生資源。所謂的生物基塑料(BBP)是指可再生資源例如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)纖維素、生物聚合物及二氧化碳等，以這些材料為原料加工而成的塑料，就被稱為生物基塑料。所謂生物塑料就是指綠色的生物材料，它不會對環(huán)境造成污染，或能夠減輕對環(huán)境的污染，是給空氣帶來二氧化碳負擔的“碳中性”材料。
2.具有代表性生物基塑料產(chǎn)品的特點比較
3.生物基塑料的檢測標準
對生物基塑料的檢測方法主要是通過對其進行C-14分子標記，然后測量其產(chǎn)品中各組分的碳原子是生物碳或化石碳及含量在總有機碳中的百分比(質(zhì)量分數(shù))。例如計算以淀粉為原料制造的淀粉基塑料的生物基含量：
50%淀粉與50%聚乙烯的淀粉基塑料，其中淀粉生物C含量為41%、聚乙烯生物C含量為82%，其生物基含量的計算方法為(50%×41%)÷(50%×82%+50%×41%)=33.3%。日本的生物含量的等級分為4個：25%～50%，50%～75%，75%～90%，>90%，其中25%～50%的產(chǎn)品所占的比例最大。
二、當前生物基塑料發(fā)展狀況
隨著，公眾環(huán)保意識的逐步增強，探尋資源的可再生方法已經(jīng)得到了越來越多人的關注，將一些常見的可再生資源例如谷物、木材、甜菜等制造成生物聚合物，實現(xiàn)資源的再生。目前，生物基塑料的研究已經(jīng)完成了由初級研究到商業(yè)化、規(guī)?；较虻陌l(fā)展，截止到2012年全球生產(chǎn)制造的生物基塑料產(chǎn)量達500Kt左右，其所能帶來的能量達1060kt，根據(jù)美國Fredonia集團的研究報告表明，生物基塑料的需求量在未來的幾年里其增長率仍會大幅度提高。歐洲的生物塑料協(xié)會預測在未來的幾年里生物基塑料的生產(chǎn)規(guī)模仍然會擴大，今后可被生物分解的生物基塑料中制造業(yè)產(chǎn)品如兒童玩具、汽車裝飾用品、汽車零件及家用電器等的需求量最大且增長速度最快，預測增長速度會超過20%。目前生物基塑料在我國的應用主要是在以下5個行業(yè)：一包裝行業(yè);二制造業(yè);三紡織業(yè);四農(nóng)用地膜;五醫(yī)學業(yè)。
三、生物基塑料使用的主要技術
1.“生物成型”技術
作為世界知名的可口可樂公司承諾在2020年，本公司所使用的所有的PET容器都將使用生物材料，該產(chǎn)品主要是由美國著名的生物技術公司Virent、Gevo共同研發(fā)生物合成PX工藝，實現(xiàn)PTA的綠色化。Virent公司已經(jīng)成功的采用了“生物成型”技術，將玉米、甘蔗等含糖作物與糠醛生物共同轉(zhuǎn)化為PX，實現(xiàn)了完全由可再生材料合成生物基PET。
2.分子重組技術
目前，國際上知名的生物化工企業(yè)Virent、Gevo、Avantium等已經(jīng)成功的應用生物技術從植物、農(nóng)作物的廢棄物等資源中進行分子重組轉(zhuǎn)化為PX，并通過氧化技術生產(chǎn)出PTA，從而實現(xiàn)了100%的PET生物基產(chǎn)品。
3.“YXY”技術
美國生物化工Avantium公司與美國高校共同研發(fā)了“YXY”技術，該技術將植物源獲得的呋喃糖通過生物技術轉(zhuǎn)化為2，5-呋喃羧酸，從而與MEG酯化聚合生成PEF，目前 已經(jīng)實現(xiàn)了PEF聚酯瓶的商業(yè)化生產(chǎn)。
四、幾類生物基塑料的國內(nèi)外研究進展
目前國內(nèi)外研究較多且開發(fā)和技術相對成熟的生物基塑料主要有：淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。
1.淀粉基生物降解塑料
淀粉基生物降解塑料是淀粉經(jīng)過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產(chǎn)品， 具有投資少、成本低、方便快捷、等特點。目前共研發(fā)出填充型、光-生物雙降解型、共混型及全淀粉型四種可降解塑料。經(jīng)過30年的研發(fā)歷史，淀粉生物降解塑料已廣泛應用于化工、農(nóng)業(yè)以及化妝行業(yè)等。
2.聚乳酸生物降解塑料
聚乳酸是以乳酸為原料合成的材料，具有無毒、無害、高強度、易加工成型及可全降解性能等特點。因此，聚乳酸是一種能真正達到生態(tài)和經(jīng)濟雙重效應的環(huán)保材料，是近年來國內(nèi)外著重研究和關注的生物降解塑料。但價格較高對其大規(guī)模應用有一定的限制。
3.聚丁二酸丁二醇酯生物降解塑料
丁二酸和丁二醇經(jīng)縮聚形成聚丁二酸丁二醇酯， 其具有優(yōu)良的力學性能和耐熱性，并且其加工定型和穩(wěn)定性方面也比其他生物基塑料好?？傮w而言，其綜合性能優(yōu)異， 性價比合理， 具有良好的應用推廣前景，。
另外，國內(nèi)外正在研究開發(fā)一些新型生物基塑料。例如：美國農(nóng)業(yè)部研究由檸檬酸和丙三醇制得的生物降解聚合物，美國加州大學正在推出的利用碳水化合物和肽合成生物材料以及國內(nèi)相關研究部門研究以農(nóng)產(chǎn)品為原料制造可塑淀粉生物降解材料，顯示出未來生物技術塑料發(fā)展的前景巨大。 五、生物基塑料發(fā)展中存在的主要問題
1.生物基塑料的性能較石油基塑料有差距
目前形成產(chǎn)業(yè)的生物基塑料的性能(力學性能、穩(wěn)定性、耐熱性、燃燒性、阻隔性等)較石油基塑料的性能上還存在著一定的差距，在很多要求嚴格的領域中，生物基塑料不能夠替代石油基塑料，因此必須通過對其性能進行改造的手段，盡量使其性能達到可利用的標準。
2.生物基塑料的生產(chǎn)投資大、成本高
相關國外《生物基生命周期對環(huán)境影響的全面分析》調(diào)查研究表明，生物基塑料的制造所使用的農(nóng)作物，較普通的農(nóng)作物而言使用的農(nóng)藥、化肥的量更大，其產(chǎn)品對環(huán)境污染的影響更大，因此在投資項目時一定要全面分析，慎重做決定。
六、展望生物基塑料的發(fā)展前景
1.生物基塑料替代傳統(tǒng)能源
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，全球面臨的資源和環(huán)境問題日趨加劇，環(huán)境污染、資源匱乏、能源短缺都迫使人們急切探尋新能源來替代傳統(tǒng)的能源。用可再生資源替代石油資源已經(jīng)成為人們關注的焦點，隨著人們生活水平的提高，對石油資源的需求量只會與日俱增。隨著全球氣候變暖問題的日益嚴峻，美國能源情報署2006年初預測，到2025年，世界的二氧化碳排放量將達3.88×107kt，而中國目前的二氧化碳排放量已經(jīng)達到3.8×106kt，因此中國面臨的減排工作還是十分嚴峻的，同時相關研究表明，生物基塑料的節(jié)能減排效果顯著，生物基塑料的二氧化碳排放量比石油基塑料的排放量少20%～30%。因此，生物基塑料的發(fā)展有巨大的市場潛力。
2.生物化學工藝技術發(fā)展為生物基塑料發(fā)展帶來新革命
生物化學工藝技術的發(fā)展為生物基塑料的性能、生產(chǎn)工序、生產(chǎn)成本等都有了突破性的改變，其不僅能夠使生物基塑料的性能達到最佳狀態(tài)，而且能夠大幅度的降低生產(chǎn)成本，提高淀粉及纖維素的含量，并且還能夠直接或間接的使用非糧食淀粉，節(jié)約糧食資源。
3.生物基塑料產(chǎn)品種類不斷增加，應用領域不斷擴大
隨著人們生活水平的提高對生活質(zhì)量的要求越來越高，綠色食品、綠色包裝都是人們追求的新事物，而生物基塑料就是綠色包裝的典型資材。而且今后不會單單僅僅將生物基塑料的產(chǎn)品種類局限于包裝上，會將生物基塑料的應用領域擴大到農(nóng)業(yè)領域、醫(yī)藥領域、紡織領域等，他們都將在各自領域發(fā)揮著巨大的作用，實現(xiàn)資源替代和環(huán)境資源矛盾的緩解，更加有利于國家的可持續(xù)發(fā)展。
七、結語
近年來，生物基塑料的生產(chǎn)技術體系目前已經(jīng)得到了確立，并且隨著生物材料和生物生產(chǎn)技術的發(fā)展，其在節(jié)能減排和緩解資源環(huán)境壓力發(fā)揮著顯著的優(yōu)勢，通過對生物基塑料的研究和應用的現(xiàn)狀進行綜合分析，生物基塑料具有巨大的市場潛力。并且當前生物基塑料作為石油基的替代品使著我國的資源利用正朝著綠色、高效、高附加值、規(guī)?；?、標準化的方向發(fā)展，從而為我國走經(jīng)濟可持續(xù)、能源可持續(xù)、資源可持續(xù)發(fā)展的道路奠定了基礎，因此生物基塑料具有十分美好的發(fā)展前景。
參考文獻
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作者簡介：姓名：周毅;出生年：1976年10月;性別：男;籍貫：廣東省普寧市;工作單位：廣東楠洋職業(yè)安全事務有限公司;職務或職稱：工程師;學位：學士;研究方向：化工。
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