塑料終結者:十大環保替代品帶你走進新生活

賢集網頻道訊:塑料它們是耐用的,柔性的,並長久存在的。它們也是無處不在的。對於這些普遍存在的聚合物,它們有哪些不被人喜歡的地方呢?它們是由碳和其他材料組成,然後經加熱、分解並成為可被塑造成幾乎任何形狀的塑料樹脂。

然而,碳通常來自石油,一種對環境有害的化石燃料產品。此外,許多類型的塑料無法生物降解。盡管一些塑料可以被回收,但大部分不可以(或者因為它們不能或者因為人們不能)。例如,每年在美國有超過70億磅(32億公斤)的廢棄的聚氯乙烯,其中隻有大約0.25%可被回收,聚氯乙烯是世界上最常見的塑料。在我們的日常生活中,塑料令人如此難以割舍,很難想象沒有它們的生活。然而,更多的環保替代材料紛紛出現。準備好看這十大環保替代材料瞭麼?

第十位:玻璃

玻璃不是由化石燃料-而是由沙子制成的。曾經,媽媽們和送奶工人用玻璃瓶裝牛奶。現在在你的廚房隨便看看,你可能會看到許多塑料-水瓶、蘇打瓶、食品存儲容器。時代已經改變。

有時,回到過去是件好事。與通常來源於化石燃料的塑料不同,玻璃由沙子構成。這種可再生資源不含會滲入食物或身體的化學物質。而且易於回收,不管你把瓶子扔進回收站再成為新瓶子,或者重新利用玻璃瓶來存儲剩菜。當然,如果被扔,可能會破碎,但它不會在你的微波爐中融化。

第九位:可重復使用購物袋

塑料終結者:十大環保替代品帶你走進新生活

可重復使用購物袋到處都是,可用任何您喜歡形式或標志裝飾。放在一個方便的地方,這樣你就不會忘帶它們。當塑料袋第一次出現的時候,我們面對一個選擇:紙或塑料。如今找到提供塑料袋替代品的商店,就好像在素食主義者的冰箱找到一個漢堡一樣。如果你不是個很註意塑料袋使用的人,你會發現自己走回傢,每個東西用一個塑料袋。

事實上,在像美國這樣的國傢,購買東西後不立即放進塑料袋是很少的。難怪塑料袋似乎無處不在。在美國,每年約有10億塑料袋,隻有不到1%被回收[來源:清潔空氣委員會]。300000噸(272155公噸)的美國垃圾沒有城鎮在城鎮進行處理,許多最終排放在海洋中[來源:清潔空氣委員會]。它們每年殺死數以百萬計的海龜,鳥類和海洋哺乳動物[來源:加州環境]。但無論如何,你還必須拖那些雜貨回傢。那麼你會怎麼做?首先,請用可重復使用購物袋。

你可以在可重復使用購物袋上,印上你的名字或者你的銀行/健身/冷凍酸奶店的圖案。每個人把它們帶出去,它們有帆佈、編織塑料纖維、麻、棉、甚至皮革等材質。你也會發現尼龍材質的購物袋可被折疊裝進你的口袋裡中。事實上,任何類型都可以,無論它是否是用來攜帶雜貨。

優點:避免塑料袋在你的櫥櫃裡積累,不必擔心扔掉後它們會去哪裡。

第八位:塑料添加劑

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有些人忙於開發塑料替代品,有些人則傾向於使傳統的熱塑性塑料生物降解。怎麼做呢?被稱為預降解濃縮液(PDCs)的添加劑。PDCs通常是金屬化合物,如硬脂酸鈷或硬脂酸錳。它們促進氧化過程,使塑料分解成脆性的低分子量的分解段。微生物吞噬分解段,將它們轉化為二氧化碳、水和生物體,據報道這些產物不含有害殘留物。

搜索在添加劑技術,你會遇到的商品名稱TDPA(完全降解塑料添加劑的縮寫)或色母粒丸(MBP)。他們用於生產一次性塑料薄購物袋、紙尿褲、垃圾袋、垃圾填埋場覆蓋和食品容器(包括快餐容器)。

當3%的PDCs被添加到聚乙烯(標準塑料袋材料)中,促進幾乎完全的降解;四周內,95%的塑料變成可被細菌處理的碎片[來源:Nolan-ITU Pty]。雖然不是嚴格意義上的生物降解(更像是“生物溶解”),包含PDS的聚合物比那些需要在垃圾填埋場填埋幾百年的純聚合物更加環保。

PDC存在問題?

生物可降解塑料外觀和感覺與我們鼓勵回收的塑料制品一樣。那麼,如果我們偶然回收瞭那些生物可降解的袋子,會發生什麼呢?潛在的後果是災難性的,被PDC添加劑污染的聚乙烯回收泵不太可能持續使用很長時間。事實上,南非的塑料回收強烈感受到,帶有PDC添加劑的生物降解材料並不適應循環處理系統,因此他們想要在國傢中禁止使用PDC添加生物降解材料。

第七位:牛奶蛋白質

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忘記瞭由牛奶制成的塑料,上圖是由服裝設計師兼生物科學傢用牛奶制成的衣服。所有的新生兒哺乳動物依靠它生存。沒有它,就沒有冰淇淋。不能否認牛奶的價值。

目前,科學傢們稱牛奶可以幫助制備生物可降解的傢具坐墊、絕緣、包裝和其他產品的塑料。是的,研究人員正在嘗試利用牛奶中的主要蛋白質-酪蛋白,轉換成生物可降解材料,使其與聚苯乙烯的剛度和壓縮性相匹配。

自1880年代以來,基於酪蛋白的塑料已經存在,當法國化學傢使酪蛋白與甲醛反應來生產可以代替象牙或龜甲的材料。雖然可作為瑪麗皇後的理想首飾,但酪蛋白基的塑料太脆瞭,隻適用於裝飾。

科學傢們已經找到一種方法使蛋白質不容易開裂,利用被稱為鈉蒙脫石的矽酸鹽粘土。把鈉蒙脫石凍結成被稱為氣凝膠的海綿狀材料,把酪蛋白塑料註入粘土間的多孔網絡。結果呢?聚苯乙烯類材料,當被放入垃圾場時,開始完全降解[來源:《經濟學人》]。多虧瞭矽酸鹽骨架,現代的牛奶基塑料不容易斷裂,他們通過用甘油醛代替甲醛,降低毒性。

酪蛋白塑料的未來並不確定,但用它替換石油基聚苯乙烯,肯定會是我們喜歡牛奶的另一個原因。

第六位:雞的羽毛

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雞羽毛電路板?看這個想法怎樣使雞籠飛起來。

什麼可能比這項技術更有吸引力,將垃圾填埋場的廢物轉換成生物可降解塑料呢?處理雞羽毛是個問題,每年在美國超過30億磅(14億公斤)必須被處理[來源:科學日報]。因為創新,也許它們很快就成為新的防水熱塑性塑料的來源。

雞毛幾乎全部由角蛋白組成,一種高韌性蛋白質可為塑料提供強度和耐久性。該蛋白在頭發和羊毛、蹄和角中發現,不用被馬蹄踢到,我們都可以感受到馬蹄的強壯。

研究人員決定探索角蛋白的超強特性,通過丙烯酸甲酯處理雞毛,丙烯酸甲酯用於指甲油。最終,角蛋白基塑料被證明比其他如大豆或淀粉等農業資源制成的塑料強度更高,抗撕裂性更強。畢竟,便宜豐富的雞毛是可再生資源。盡管沒有正式被測試,雞毛塑料有望實現完全生物降解。

第五位:液體木材

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液體木材是造紙廠的副產品,如上圖所示。下一個有令人期待的新生物塑料或生物高聚物被稱為液體木頭。假裝成生物聚合物;這些材料看起來,感覺起來和性能就像塑料一樣,但與石油為原料的塑料不同,它們可生物降解。這個特殊的生物聚合物來自紙漿的木質素,一種可再生資源。

制造商把造紙廠的副產品-木質素與水混合,然後把混合物暴露在高熱和高壓的環境中,制造一種強度高且無毒的可塑性復合材料。德國研究人員已經把這種塑料的替代品用於各種物品包括玩具,甚至高爾夫球托和高保真揚聲器盒。因為它是用木頭做的,也可以作為木材回收。

第四位:聚已內酯

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某天這些線可由被稱為聚已內酯的低降解塑料制成。名單接下來的三個條目都是可生物降解的塑料,被稱為脂肪族聚酯。總而言之,它們與芳香族聚酯不同,芳香族聚酯如通常被制成水瓶的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。由於芳香族聚酯可完全抵抗微生物分解,大量的時間和精力被投入到可行的脂肪族聚酯替代方案。

聚已內酯(PCL),一種合成脂肪族聚酯,雖不是由可再生資源制成,但六周後可完全降解。它非常容易加工,但尚未大量使用,因為生產成本問題。然而,把聚已內酯與玉米淀粉混合可降低成本。

生物醫學設備和縫合線已經由慢降解聚合材料制成,並且組織工程研究人員也展開研究。它已有食品相關產品的應用,如托盤。

第三位:聚羥基脂肪酸酯

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糖蜜:生產塑料的甜蜜來源

“自然生成的聚酯”可能聽起來像營銷活動的空話,但把糖喂給某些類型的細菌,你會得到自己的塑料生產線。

聚羥基脂肪酸酯(PHA)就是這樣,其中兩個主要成員是polyhydroxybutrate(PHB)和polyhydroxyvalerate(PHV)。這些生物可降解塑料與人造聚丙烯相似。盡管他們沒有石油基塑料靈活,你會在包裝、塑料薄膜和註射成型的瓶子中發現他們。

因為生產成本的原因,PHA被放在便宜的石油基塑料陰影中,但采購廉價原材料的一點點創造性可能很快就會讓它成為首選。玉米浸泡酒、糖蜜、甚至活性污泥細菌都為糖生產塑料提供原料。

通過堆肥使PHAs降解;PHB/PHV復合(重量比92%PHB/8%PHV)通過培養生物處理廠的主力-厭氧消化污泥,它們將在20天內幾乎完全分解,[來源:Nolan-ITU Pty Ltd]。

第二位:聚乳酸

她正炫耀著由玉米制成的塑料容器。用玉米生產塑料看起來像一個白日夢,但這每天也都在發生著。聚乳酸,或稱PLA,是另一種脂肪族聚酯,由乳酸制成,在玉米濕磨過程中,乳酸通過淀粉發酵得到。雖然通常來自玉米,聚乳酸也可由小麥或甘蔗制成。

聚乳酸提升瞭剛度,使其可代替聚苯乙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯,但是它有一個真正的優勢:在工業堆肥廠47天內分解,不會排放有毒氣體燃燒,與石油基塑料相比,制造它們少使用20-50%的化石燃料[來源:Nakazawa]。通常,公司把淀粉和聚乳酸混合,來降低成本並提高其生物降解能力。

消費者可能會在瓶子、袋子和薄膜中遇到聚乳酸,但這些隻是其應用的開端。事實上,如果沃爾瑪每年使用1.14億聚乳酸容器,公司高管們估計他們每年可以節省800000桶石油[來源:Royte]。如果這還不夠,那麼科學傢們正試圖使聚乳酸強度更高,耐熱性更好。這將為流行綠色塑料開發新的應用,從汽車零部件到咖啡杯。

第一位:淀粉基聚合物

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提高生物降解能力意味著這些塑料瓶不會在我們的環境中存在太久。作為完全可生物降解、低成本、可再生和天然的聚合物,淀粉可開發的持續性材料最近受到大量關註。當談到取代塑料,然而,淀粉不能符合要求,其較差的機械性能意味著淀粉產品的使用受到限制,不能提供塑料產品的性能。

生物可降解塑料發展最熱門的趨勢之一是使聚合物復合材料生物降解能力提高。淀粉可能與此相關,盡管有不同程度的成功。

為瞭制作完全可生物降解的淀粉基塑料,通常與淀粉混合的組分是脂肪族聚酯,如聚乳酸、聚已內酯和聚乙烯醇。添加到淀粉中也降低瞭塑料的制造成本。對降解有顯著的影響,淀粉需要占復合材料60%以上,隨著淀粉含量的增加,聚合物變得更具降解性[來源:Nolan-ITU Pty Ltd]。記住,增加較多的淀粉也影響塑料的屬性。如果你把濕的葉子放在淀粉包,當你撿起淀粉包,就會弄得一團糟。因此,盡管沒有使塑料生產得更加環保的高招,改變舊思想和提升塑料技術的結合是朝著正確方向邁出的一步。

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