科学家变废为宝 二氧化碳制成塑料山豆根属

蓝天下，水泥厂的烟囱喷出滚滚浓烟；都市里，一辆辆汽车不断排放黑烟。这些污染环境、危害我们生命健康的废气主要成分就是二氧化碳。如何才能变废为宝呢？多年来，人类一直在探索把二氧化碳变成塑料的途径，但是由于催化剂成本太高，一直没能大规模应用。近日，中科院广州化学所的孟跃中博士通过新技术使原开发的催化剂的效率高过世界最高水平的两倍，成功地降低了制塑成本。成本降低使人类大规模利用二氧化碳的前景一片光明。据悉，我国每年增加工业排放二氧化碳超过15亿吨，利用废气制塑不仅从源头上减少了污染，而且，这种新塑料处理后还可以变成我们日常用的饮料瓶、快餐饭盒等，它还能够通过生物降解，不必担心造成二次污染。
我们鼻子里呼出来的二氧化碳可以变成泡沫饭盒，或者是可乐瓶子？不错，记者近日从中科院广州化学所获知，该所的孟跃中博士已经成功地解决二氧化碳制塑的高成本难题，有权威专家认为，这一成果能批量生产，将有效减少目前面临的二氧化碳造成的温室效应及白色污染，并有可能成为新型的通用塑料。成功降低制塑成本把二氧化碳变成塑料的设想，最先在1969年由一位日本化学家实现，但他所用催化剂效率低、且成本太高，难于作大规模的工业开发，其后30年，科学界未能在此方面取得重大进展，各种科学成果只能留在实验室里。

孟跃中博士去年从加拿大回国后受命为“二氧化碳聚合与利用”项目组的首席科学家，通过新技术使原开发的催化剂的效率高过之前世界最高水平的两倍，每吨新塑料中二氧化碳含量达到42%左右，成本也成功地降到1·２万元一吨，低于市场同类产品价格的3—4倍。不必担心二次污染
记者在孟跃中的实验室里曾见过这种可降解塑料的样品，它有不同的柔软度，而且有的十分轻薄透明如同玻璃。孟跃中说，这是通过改变分子组成和结构，而使它具有不同的硬度的。记者拿起一块薄膜看了看，透明度很高，几乎与普通透明包装塑料薄膜相同，从外表上来看，几乎与其它通过化工原料造出的薄膜并无二致，厚度与一般的包装袋差不多，孟跃中告诉我，如果有好的工艺手段，它就可以变得像保温塑料纸一样薄。

据介绍，这种塑料可以用普通的生产工艺进行生产，处理后还可以变成我们日常用的饮料瓶、快餐饭盒等，有些性能上还要优于现在通用的塑料，同时它还能够通过生物降解，不必担心造成二次污染。有效控制温室效应目前地球上每年净增二氧化碳90亿吨，仅一家中型的水泥厂年排放量就达两万吨。孟跃中表示，目前暂时还不需要从大气中提取二氧化碳制塑，因为我国每年增加工业排放二氧化碳就超过了15亿吨，二氧化碳来源充足，利用这些废气制塑，同样是从源头上减少了污染。

今年3月份中科院组织有多名院士参与的专家组论证该项目时便认为，它可将工业废气二氧化碳制造有益环境的可降解塑料，具有深远的社会意义和可观的经济效益。

另有专家评论，如果能使大部分排放宽距兰属二氧化碳废气的工厂使用这一技术，确实可以有效地控制全球的温室效应，环保意义重大，这就需要孟跃中作进一步努力，使新产品符合市场需要，并且使工厂乐意引进。成果推广面向水泥厂
据介绍，孟跃中已就关键技术申请了国家发明专利，并与企业联手先期建设一个年产30吨规模的示范车间，进一步针对饮料瓶、一次性餐具、食品保鲜及包装膜等行业的应用技术进行研发，合作的主要对象仍是二氧化碳排放大户水泥厂、炼油厂等，据他估计，新成果的大规模推广和使用估计仍需1—2年时间。

专家说法搞好后续才是关键

熟悉这一项目的国家基金委员会高分子学科主任胡汉杰教授接受本报记者采访时指出，孟跃中用“负载化”技术大大提高了催化效率，为此类研究提供了一个全新的思路。这一成果可清理大量工业废物，减少污染，也可通过生物降解避免二次污染，对环保有重大意义。生产出来的塑料具有很好的市场前景，有望成为今后通用的塑料品种。

但胡汉杰仍然提醒：前景只是可能，关键是后续的工业开发研究，这包括用来做什么产品，怎么做，如何再降低造价等。这关系到市场的推广，成果能否实现价值，最终还要靠走好这一步。

看不见摸不着的二氧化碳如何变成白花花的塑料？这里要过三道技术难关，第一个难题由日本科学家完成，而孟跃中解决的是最后两个关键问题。第一关让碳氧原子分开二氧化碳(CO2)的组成元素就是碳和氧，碳是构成有机物(如塑料)的必要元素，如果能够成功使二氧化碳与其他化合物发生反应，它就可以成为制塑的原材料。这一关已于1969年由一位日本科学家做到，他首次通过一种名为二乙基锌的催化剂作为“第四者”，使氧原子与碳原子之间的双键断开或者若即若离，碳原子“移情别恋”，放出电子与其他物质结合成可降解塑料。其后各国科学家又不断发现了新的催化剂。第二关扩大催化接触面科学家最初发现的催化剂成本很高，无法进行工业化开发。为了降低成本，科学家力求找到一个高效催化剂，目前最高催化效率已可达60—70克，但催化剂价格更高。孟跃中走了另外一条路子，不再去寻找新的催化剂，而利用现有的催化剂，来增加它的催化效率。在化学上有个正比关系，就是催化剂跟被催化物的接触面越大尖果母草，催化反应也将会更加有效，这也就好比我们所用的电脑CPU上的散热器，风扇的风力即使是一定的，但如果散热的表面积越大，气体对流越快，降温效果也就越好。第三关分子与分子“握手”要使催化剂接触面尽可能大，也就要使它的颗粒尽可能小，最好能够实现分子与分子的“握手”。孟跃中想到一个科学原理，含氟的化合物是能够溶于液态的二氧化碳的。二氧化碳在高压之下会变成流体状态，如果把催化剂附在这种含氟化合物身上，溶在二氧化碳，那么催化剂也以分子状态跟二氧化碳的分子“握手”。通过这种方法，原来一颗催化剂表面积如果为1平方厘米的话，处理后表面积起码可以增加500倍，催化效率果然增长了近70倍，每吨成品的催化成本降到只需要200多元。

二氧化碳制塑发展史

1969年，日本京都大学一位科学家首次采用二乙基锌催化制塑，每克催化剂能催化0·１3—0·７克二氧化碳；

1991年，中国一所大学用甘油作催化剂，但每克只能催化0·０4至0·１6克二氧化碳，甚至还低过1969年的水平；
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1997年，台湾清华大学用上述两种材料再配以其他的材料，使催化效率提高至2克以上；

2000年，韩国一家科研机构发现的催化剂效果能达每克催化60—70克二氧化碳的水平，但成本过高；

2001年，中科院广州化学所的孟跃中博士通过负载化技术，使每克催化剂能够催化120—140克的二氧化碳，高出世界最高水平两倍，成功使每吨成品的成本降至1·２万元。

二氧化碳塑料应用现状

美国一家大公司利用日本科学家1969年的专利，1994年开始生产二氧化碳塑料，年产约两万吨。日本已形成年产3000—4000吨二氧化碳聚合物的生产能力，韩国正厚叶草属筹建年产3000吨的生产线。由于成本居高不下，再加上塑料的性能有待改善，近年来美国、日本等国用二氧化碳制造塑料仍处于半试验阶段。
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