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[材料化学] 为可持续性未来设计更好的塑胶

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死侍 发表于 2020-9-10 22:16:00 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 

为可持续性未来设计更好的塑胶

为可持续性未来设计更好的塑胶







在本期杂志中,有3篇新的《视角》文章和1篇《社评》文章重点叙述了研发更具可持续性及更容易回收的塑胶中存在的问题和取得的进展。在第一篇《视角》文章中,Marc A. Hillmyer讨论了用植物制造塑胶和其它聚合物方面取得的进展,而植物是丰富而且“可再生”的资源。科学家们已经研发了用植物质商业性生产某些关键原料或“单体”的过程;对其它这类单体的研究也取得了进展。另一种方法是制造完全新型的基于植物的塑胶。对修改生物基化合物给予精确控制颇具挑战性,但Hillmayer指出,科学家们正在通过应用新型添加剂、共聚单体及控制大分子结构来弥补这些缺陷。他说,另一重大挑战是不仅要将这些丰富的资源转变为有用的化合物,而且还须提高其功效。他说,需要进行基础研究来发现高活性和高选择性的催化剂,以及高产率和在原子转化上经济的代谢途径。

由Jeannette M. Garcia 和 Megan L. Robertson撰写的《视角》文章对为什么只有小百分比的塑胶废料得到回收进行了观察。全球每年生产的固体塑胶有约一半(或1.5亿吨)被丢弃在世界各地。仅在美国,塑胶废料的估计成本为83亿美元。作者讨论了塑胶回收所面临的若干挑战,其中包括那些与不同类型塑胶分拣、塑胶回收所需能量及扩大回收技术而能再利用传统上无法回收聚合物所遭遇的挑战。Garcia和Robertson说,解决这些问题的关键方法包括研发更好的催化剂、更容易回收的新型聚合物以及回收混合塑胶的方法等,后者或能得到先进的计算模型和数据分析的帮助。

在另一篇《视角》文章中,Ann-Christine Albertsson 和 Minna Hakkarainen强调了研发可降解塑胶中的挑战。对许多应用而言,塑胶需要经久耐用,然而同样这些特征意味着塑胶会在自然环境中持久存在。作者指出,科学家们尝试制造更容易降解的塑胶,然而自然环境在促降解方面涉及的因素存在很大的差异,这些因素有湿度、微生物、氧气、日光和温度等。我们说,到目前为止,最被广为接受的“可在环境中降解”的聚合物材料是以脂肪族聚酯或具有可生物降解化学键的淀粉为基础的;他们说,这些物质显示了某些希望,但它们在全天然环境中仍然可能无法快速降解或充分降解。最后,作者强调,科学家们应该向生物系统学习,这些生物系统常常将弱性或可切换的联系与分层结构(如木头)相结合。

在附随的《社评》文章中,Ellen MacArthur强调了政策制定者和商界领袖须接受更具可持续性塑胶的迫切需要。她指出,让塑胶生产者对整个产品生命周期负责的政策方法会特别有效;这些方法最近已被引进欧盟法规。MacArthur强调,远离目前无法回收的塑胶类型需要在很大程度上进行重新设计与创新。


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