生物塑料指以淀粉等天然物質(zhì)為基礎(chǔ)在微生物作用下生成的塑料。它具有可再生性,因此十分環(huán)保。
大到電視機的支架、電腦框體,小到小擺件、廚房垃圾袋等,生物塑料的身影隨處可覓。
化學(xué)塑料制品在給人類帶來各種方便的同時,也給人們帶來難以想象的麻煩。由于有些廢棄塑料在自然條件下不會降解,燃燒又會釋放出有害氣體,給生態(tài)環(huán)境造成了難以治理的污染。因此,各國科學(xué)家開始研制可以自行分解的自毀或自溶塑料,以解決這個問題。有人把它稱作"綠色塑料"。 許多國家的公司都推出自己的生物自毀塑料。美國密利用生物塑料制造的手機機殼茨根大學(xué)生物學(xué)家最早提出了"種植"可分解塑料的設(shè)想,他們用土豆和玉米為原料,植入塑料的遺傳基因,使它們能在人工控制下生長出不含有害成分的生物塑料。美國帝國化學(xué)工林公司利用細(xì)菌把糖和有機酸制造成可生物降解的塑料。其方法與生產(chǎn)出乙醇的發(fā)酵工藝相似,所不同的只是,用的細(xì)菌是產(chǎn)堿桿菌屬,能把喂食的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成一種塑料,稱為PHBV。細(xì)菌積累這種塑料是作為能量儲存,就像人類和動物積存脂肪一樣。當(dāng)細(xì)菌積存的PHBV達(dá)到它們體重的80%時,就用蒸汽把這些細(xì)胞沖破,把塑料收集起來。PHBV具有與聚丙烯相似的性質(zhì),這種材料在廢棄后,即使在潮濕的環(huán)境下也是穩(wěn)定的,但在有微生物的情況下,它將降解為二氧化碳和水。
德國哥廷根大學(xué)微生物學(xué)家通過對一種細(xì)菌的特定基因隔離,使植物的細(xì)胞內(nèi)部生成聚酯,利用這類聚酯,可制成植物型生化塑料。這類塑料在細(xì)菌作用下,分解成水和二氧化碳,因此這種塑料垃圾可作為植物肥料而回歸大自然。日本工業(yè)技術(shù)研究院的科技人員用農(nóng)林作物下腳料,如豆秸等制成可分解農(nóng)用薄膜。另有一些科學(xué)家正在實驗在塑料中添加淀粉類物質(zhì),這樣以淀粉為食料的細(xì)菌則吞噬之,從而使其慢慢消失掉。
生物自毀塑料在醫(yī)療上用途頗廣。在骨折手術(shù)中,它可以充當(dāng)骨骼間的承托物。隨著骨骼的愈合,它也會逐漸自行分解。醫(yī)治破碎性骨折,醫(yī)生通常使用不銹鋼制作的螺母、螺釘。夾板和鉆孔器,把碎骨固定起來。這種方法的缺點是要做兩次手術(shù),一次是植入這些不銹鋼材料,一次是再把它們?nèi)〕鰜怼:商m科學(xué)家發(fā)明一種塑料,植入體內(nèi)大約兩年便自行分解,變成二氧化碳和水。還有一種線狀生物自毀塑料,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的醫(yī)用外科手術(shù)線縫合傷口。這種塑料手術(shù)線,可被身體逐漸吸收,免除拆線之苦惱。此外,用生物自毀塑料制成的藥用膠囊,在體內(nèi)會慢慢溶解,并且可控制藥物進入血管的速度。
強耐耗性生物塑料
英國生物塑料開發(fā)商NetComposites領(lǐng)軍開發(fā)了一項名為Combine的研究計劃,此項計劃開發(fā)了一種耐耗性強的塑料。這種塑料不僅堅硬、重量輕,而且環(huán)保,可以用作汽生物塑料車門、船殼、嬰兒保育器以及類似的產(chǎn)品。普通塑料的半衰期為數(shù)千年,此計劃研究的塑料原料采用的是植物,其半衰期短,是一種無害的合成塑料,也是第一次利用可再生資源制造結(jié)構(gòu)材料和產(chǎn)品。創(chuàng)新的結(jié)合Combine計劃的目的是通過對自然纖維和生物塑料的創(chuàng)新結(jié)合來開發(fā)一種高性能的、以生物為原料的合成物,這種合成物可以用作結(jié)構(gòu)部件?,F(xiàn)今,自然纖維只有填充成型短纖維和壓縮成型的墊子纖維兩種,但這兩種都不能提供足夠的強度和硬度來制造結(jié)構(gòu)部件。自然纖維紗通常都是擰在一起的,這使得向其中注入粘性熱塑樹脂變得很困難。在這個計劃中,麻纖維和亞麻纖維要經(jīng)過加工,將之紡成連續(xù)的纖維,再織成高性能的紡織物。把這些紡織物與自毀型生物塑料如聚乳酸結(jié)合,然后通過真空袋成型和壓縮成型使之成型為各種部件。最后還要進行表面處理,加強纖維與樹脂之間的粘合。目前的材料結(jié)合和加工技術(shù)還有待于改進,同時也要考慮材料將來的環(huán)境退化、混合性和可回收性等因素。
全球生物塑料市場將快速增長:由Helmut Kaiser顧問公司完成的一個有關(guān)生物塑料市場的報告指出,全球生物塑料市場將快速增長,預(yù)計年均增速可達(dá)8%-10%,將由2007年的10億美元增加到2020年時的100億美元。在汽車和電子行業(yè)的新應(yīng)用將推動生物塑料需求的增長,雖然包裝仍將占主導(dǎo)市場地位,預(yù)計它的份額將由2007年的65%下降2025年的40%。到2025年,亞洲將是生物塑料市場市場的領(lǐng)導(dǎo)者,約占32%的市場份額,其次是歐洲占到31%,美國占28%。亞洲將占據(jù)市場領(lǐng)先地位主要是基于轉(zhuǎn)基因植物將得到快速發(fā)展。2007年,生物塑料約占塑料市場的10%-15%,預(yù)計到2020年將達(dá)到25%-30%。主要將得益于生物塑料技術(shù)性能的改進,技術(shù)創(chuàng)新將拓展在汽車,醫(yī)療和電子行業(yè)的應(yīng)用。
生物塑料不僅對環(huán)境友好,其對肌體的適應(yīng)性也非常好,可望用于生產(chǎn)可被肌體吸收的術(shù)后縫合線等醫(yī)用產(chǎn)品。
日本政府為推進生物塑料等可再生資源的使用出臺了《生物技術(shù)戰(zhàn)略大綱》和《生物質(zhì)日本綜合戰(zhàn)略》,其中提到,擴大生物塑料的使用是一項重要課題?!渡锛夹g(shù)戰(zhàn)略大綱》設(shè)定的政策目標(biāo)是,到2010年,20%的塑料要用可再生資源制造。
一、生物塑料可以使用于生產(chǎn)塑料的石油消耗減少;
二、生物降解型塑料可以推動美國進展緩慢的塑料回收。據(jù)美國環(huán)境保護署(theU.S.EnvironmentalProtectionAgency)的資料顯示,2005年美國僅有約6%的塑料得以回收。
三、生物塑料不含聚氯乙烯、鄰苯二甲酸酯等有毒物質(zhì)。這些毒素對健康的影響已受到廣泛關(guān)注,部分國家地區(qū)已經(jīng)法令禁止在玩具和嬰兒用品中添加鄰苯二甲酸酯。