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二氧化碳或許成為工業原料

2020-07-12 00:00:00

  在工業生產、汽車行駛乃至日常生活中,都會產生大量二氧化碳。據不完全統計,每年都會有數十億噸二氧化碳氣體排入大氣層中。毫無疑問,這些二氧化碳會對地球環境造成不良影響。作為造成地球溫室效應的“主犯”,二氧化碳近年來的形象并不討喜。


      不過,二氧化碳真的只會帶來麻煩嗎?不要忘了碳酸飲料、泡沫滅火器和“降溫神器”干冰,更不要忘了植物生長過程中至關重要的光合作用。植物在陽光的照射下,利用光合色素,將二氧化碳和水轉化為氧氣和碳水化合物——前者提供了生物界賴以生存的基礎,后者則直接為植物生長提供了能量源和“建材”。


      碳是化學工業的重要元素,大量化工產品的主要成分是碳。那么,可否像植物一樣,將二氧化碳作為“碳源”,生產出塑化“建材”?1969年,一位日本科學家第一次提出將二氧化碳作為“夢想原料”的設想——將二氧化碳轉變為二氧化碳基聚合物,用以生產塑料。之所以稱之為“夢想原料”,不僅因為二氧化碳低廉的成本和充沛的儲量,還因為這可以大大減少塑料工業中對石油等化石原料的依賴,從而擴大基礎化工業的原材料范圍,開辟新的可持續發展途徑。


      但是,處在燃燒鏈條最后環節的二氧化碳,其化學性質非常穩定,一般條件下很難分解。加上自身含量很少,必須在高性能催化劑的推動下,才能實現二氧化碳的轉化。多年來,尋找合適的催化劑一直是難點。

二氧化碳

      此前,德國高級聚合物和高性能塑料生產商科思創公司宣布,成功找出“超級催化劑”,可將二氧化碳轉化為供工業生產用的碳源,全世界第一家使用二氧化碳生產泡沫塑料的工廠也在德國多馬根正式投產??扑紕撌紫瘓绦泄倥撂乩锟?托馬斯表示,在生產過程中,二氧化碳所占原料比例高達20%。這項新技術可使二氧化碳與生產傳統泡沫塑料的原料發生聚合反應,在改良產品性能的同時,將二氧化碳引入“工業原料圈”。


      塑料工業中,聚氨酯泡沫塑料由于具有一定彈性,被廣泛用作防震包裝材料、吸音材料和吸水材料等。聚氨酯的主要成分為多元醇和異氰酸酯。在“超級催化劑”的作用下,二氧化碳可打開化學鍵成為二氧化碳基,“嵌入”多元醇,聚合為聚碳酸酯多元醇,最終與異氰酸酯生成聚醚碳酸酯型聚氨酯。以聚醚碳酸酯型聚氨酯為成分的泡沫塑料,在力學性能、耐水解性、耐熱性、耐氧化性、耐磨性上,都比傳統的聚氨酯材料高出一籌。


      以往泡沫塑料的生產完全以石油為原料,有了這項新技術,二氧化碳可代替1/4的石油用量。加上催化劑在生產過程中不會消減,生產設備也是一次投入長期使用,二氧化碳可從諸如火力發電廠等上游企業廉價獲得。從長遠來看,將二氧化碳作為工業原料,不僅比傳統技術更環保,還具有不可小覷的商業競爭力??扑紕撚媱澝磕晟a5000噸聚醚碳酸酯型聚氨酯泡沫塑料。下一步,他們正嘗試將技術擴大到整個塑料工業,順著這一發展方向,塑料工業未來有望完全擺脫對石油的依賴。

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