植物塑膠

所謂植物塑膠是指由玉米或甘蔗等製造的聚乳酸塑膠。現在使用植物塑膠的實用化產品已有農業用的地膜和快餐盒等。

電器服裝的植物塑膠

另外,部分電器產品和服裝等也開始使用了植物塑膠。植物塑膠一直以來被視為與環境親和的“生物分解塑膠”之一。所謂生物分解塑膠是指,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膠。
但是,與以往出自石油或天然氣的塑膠相比,植物塑膠存在製造成本高,以及60°C以上易變形等缺點,目前還沒有大範圍地推廣套用。但是,科學家預言有望在5年內植物塑膠將全面取代石油化工塑膠。
技術有待提高

植物塑膠的製作

那么,玉米、甘蔗等植物是如何造出塑膠的呢?首先,從玉米、甘蔗等植物中萃取出澱粉;接著,用酶將澱粉分解製成麥芽糖或葡萄糖;然後,將麥芽糖或葡萄糖供給微生物食用並發酵,製造出乳酸;最後,將乳酸聚合,造出聚乳酸。這樣製作的聚乳酸材料十分堅硬,
並具有極高的透明度。但是,聚乳酸單晶在室溫下接近玻璃的性質,稍加衝擊馬上就會碎裂。如果想作為塑膠使用,還需要通過摻加柔順的化合物。另外,由於聚乳酸的熔點只有170℃,
作為商品,還必須提高它的耐熱性和強度。
聚乳酸是螺鏇結構的高分子,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°C以下使用。此外,還存在其結晶速度慢等問題。
聚乳酸塑膠最大特點是在自然界中容易分解。在聚乳酸塑膠中加上水,即可變成容易分解的酯。把聚乳酸塑膠放入堆肥中,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並代射,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
用聚乳酸塑膠製造的產品具體有什麼價值呢?首先,這些塑膠來自植物,作為材料來源它優於石油化工塑膠。其次,植物能夠通過種植獲得,所以聚乳酸塑膠可說是再生資源或可持續使用的材料。另外,使用穀物為主製造的聚乳酸,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膠的年產量是1.5億噸。如果用聚乳酸製造塑膠,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膠,等於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製造聚乳酸塑膠,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,聚乳酸植物塑膠在醫學方面的套用優勢尤為突出,也是目前套用得最為成功的領域。第一是製作醫用骨釘。以前治療骨折等骨科疾病使用的是不鏽鋼骨釘,病人必經兩次手術才能治癒。即第一次手術用鋼釘把骨折復位固定,待骨頭長好後,再動第二次手術,把鋼釘取出。使用聚乳酸植物塑膠只需一次手術植入骨釘,病癒的同時,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後果。雖然,目前聚乳酸植物塑膠骨釘的價格比不鏽鋼骨釘高出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膠骨釘。
另一方面,將聚乳酸植物塑膠製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膠肝骨架的整個表面上培養肝細胞,製造人造肝臟。用這種方法製造的人造肝臟移到體內,作為骨架部分的聚乳酸植物塑膠在體內不久就會被分解吸收,最後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膠生物分解性質的典範。

來源越來越廣

要使聚乳酸植物塑膠普及,還有一些問題必須解決,特別是製造成本高的問題最令企業頭疼。但隨著人們環境保護意識的不斷提高,聚乳酸塑膠必將受到大眾的歡迎。為此,聚乳酸植物塑膠肯定有發展前景。
如果那樣的話,作為聚乳酸原料的穀物將來如何供應是個問題。現在其主要原料是玉米。科學家建議應從數量上占優勢的澱粉資源“大米”著手,製造聚乳酸植物塑膠。科學家關注大米生產聚乳酸植物塑膠的另一個理由是,聚乳酸螺鏇結構的鏇轉方向不同,可分為L聚乳酸和D聚乳酸。現在製造的聚乳酸幾乎是L聚乳酸。目前科學家已經成功地從大米中製造出D聚乳酸,並發現了對聚乳酸植物塑膠有意義的性質。首先將L聚乳酸與D聚乳酸摻合,使熔點提高到110°C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膠。
與石油塑膠相比,聚乳酸植物塑膠與其他生物分解塑膠一樣,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,普及只是一個遲早的問題。

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