当绿色塑料的理念和实践分析一
绿色塑料的理念和实践分析(一)
近年来,国际新材料研究中形成了一个新领域,即生态环境材料。生态环境材料是指对资源和能源消耗尽可能少、对生态环境影响小、循环再生利用率高、和可降解或再使用的材料。生态环境材料包括:环境工程业内专家还指出材料、绿色包装材料、环境建筑材料、环境降解材料满足全部工艺进程的技术要求、环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料等。
绿色材料是生态环境材料的另外一种提法。绿色材料的概念是1 9 8 8年在第一届国际材料科学研究会上首次提出的。1 9 9 2年国际学术界给绿色材料定义为:在原料采取、产品制造、应用过程和使用以后的再生循环利用等环节中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料。符合上述关于绿色材料定义的塑料称为绿色塑料。人们对绿色塑料比较形成共识的原则是绿色塑料的内涵应包括5个方面:不影响人体健康、能源高效、资源高效、环境友好、承受性高。
近几年来,随着环境问题、能源问题以及人身健康安全问题被加以重视,绿色塑料越来越表现出强劲的发展势头。
重视和发展绿色塑料
环境保护的需求
作为2 0世纪重大发明的合成塑料,因为它的耐久性能,使其在许多应用领域,具有广泛的用途。但也是这一性能,却使其在环境中长期存在,加上其质轻(体积大)、燃烧热值大等原因,成为处理的难点。
2 0 0 3年世界塑料产量已经超过2亿。塑料已与水泥、钢铁、木材一起被列入四大建筑材料。塑料广泛应用于经济、文化、军事、生活各个方面,其中包装产业是塑料最大的应用领域。据统计,世界各国塑料平均有3 5% 用于包装,1 7% 用于建筑,7% 用于电子电器,6%用于汽车。5%用于农业,4% 用于日用品。但广泛使用的塑料包装和农用地膜也带来了严重的白色污染。在我国大中城市的生活垃圾中,废塑料制品的体积已接近1/3,废弃塑料的质量接近200万t/a。因而在包装、地膜、固沙植被用新材料,研制低成本、可完全降解等绿色塑料的日益迫切。
可持续发展的要求
开发绿色塑料的宗旨就是建立在保护生态环境、走持续发展道路基础上的。另外,从国家安全需求出发,对我国战略性稀缺资源如石油,必须实行高效利用和替代研究。
由可再生的天然生物质资源,如淀粉、植物秸秆、甲壳素等衍变得到的生物基聚合物(bi0base P0Iyme r)是一类绿色塑料,具有良好的生物降解性,并因原材料丰富易得,其研究开发更是受到各国的重所以不可能计算断裂曲折强度视。开发生物基聚合物的根本出发点,是因为目前大量使用的石化资源是有限的,而可再生资源却是可持续发展的。这个出发点,可简单地用地球的碳平衡图(图1)来描述。从图1中可看出,二氧化碳被生物处理器如植物光合作用等而转化成生物质或生物有机物质,生物质或有机物质在一足条件、又被转化成石化资源,而从生物质或有机物质转化成石化资源的过程一般需要106年以上的时间;石化资源通过化学工业又可变为聚合物、化学物质及燃料等,而聚合物、化学物质及燃料在油泵的运转中等使用后变为二氧化碳的周期大概仅需要1~1 0年时间。显然,由化学工业形成的产物形成二氧化碳的速度远远超过了二氧化碳通过生物处理器再转化为石化资源的速度。如此过程反复进行,地球上的二氧化碳将为越来越多,石化资源的量也将越来越少,最终导致石油资源的枯竭。而生物基聚合物,恰恰是从可再生的生物质或生物有机物质直接变为聚合物,缩短了从二氧化碳到聚合物的转化过程,从而使地球上的碳能维持在平衡状态。
可见,从可持续发展的意义上分析,绿色塑料是满足可持续发展要求的。开展绿色塑料研究,对长久的国家安全有重要意义。
(待续)
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