未來的展望科技論文(2)
未來的展望科技論文
未來的展望科技論文篇二
對生物基塑料的未來展望
摘 要：隨著經濟社會的迅速發展，全球已經面臨巨大的資源和環境壓力，各種資源匱乏、氣候變暖及環境污染問題讓人們不得不探尋新的材料和能源，生物基塑料成為人們減輕環境污染、緩解資源矛盾的新方式，它也因此成為人們關注的焦點。本文分析了生物基塑料的概念、當前生物基塑料發展狀況及發展過程中存在的主要問題，并對生物基塑料的發展前景進行了展望，從而為減輕資環環境壓力，促進人類社會更好的發展。
關鍵詞：生物基塑料 概念 存在問題 未來展望
近年來隨著生物基塑料的研發和應用，一些傳統的塑料制品已經被其替代，生物基塑料已經在解決資源和環境問題上發揮了重要作用。本文分析了生物基塑料的研究狀況及當前發展中遇到的主要問題，并對生物基塑料的未來發展前景進行展望，以期為經濟社會的可持續發展做出貢獻。
一、生物基塑料的概念
1.生物基塑料的定義
2003年11月日本的生物塑料協會將生物塑料定義為生物分解塑料和生物基塑料。所謂生物分解塑料(BDP)是指，在一定環境條件下，這類塑料能夠由細菌、藻類、真菌等微生物的作用分解，而不會帶來環境問題，目前生物分解塑料既來源于石油又來自可再生資源。所謂的生物基塑料(BBP)是指可再生資源例如淀粉、蛋白質、纖維素、木質纖維素、生物聚合物及二氧化碳等，以這些材料為原料加工而成的塑料，就被稱為生物基塑料。所謂生物塑料就是指綠色的生物材料，它不會對環境造成污染，或能夠減輕對環境的污染，是給空氣帶來二氧化碳負擔的“碳中性”材料。
2.具有代表性生物基塑料產品的特點比較
3.生物基塑料的檢測標準
對生物基塑料的檢測方法主要是通過對其進行C-14分子標記，然后測量其產品中各組分的碳原子是生物碳或化石碳及含量在總有機碳中的百分比(質量分數)。例如計算以淀粉為原料制造的淀粉基塑料的生物基含量：
50%淀粉與50%聚乙烯的淀粉基塑料，其中淀粉生物C含量為41%、聚乙烯生物C含量為82%，其生物基含量的計算方法為(50%×41%)÷(50%×82%+50%×41%)=33.3%。日本的生物含量的等級分為4個：25%～50%，50%～75%，75%～90%，>90%，其中25%～50%的產品所占的比例最大。
二、當前生物基塑料發展狀況
隨著，公眾環保意識的逐步增強，探尋資源的可再生方法已經得到了越來越多人的關注，將一些常見的可再生資源例如谷物、木材、甜菜等制造成生物聚合物，實現資源的再生。目前，生物基塑料的研究已經完成了由初級研究到商業化、規模化方向的發展，截止到2012年全球生產制造的生物基塑料產量達500Kt左右，其所能帶來的能量達1060kt，根據美國Fredonia集團的研究報告表明，生物基塑料的需求量在未來的幾年里其增長率仍會大幅度提高。歐洲的生物塑料協會預測在未來的幾年里生物基塑料的生產規模仍然會擴大，今后可被生物分解的生物基塑料中制造業產品如兒童玩具、汽車裝飾用品、汽車零件及家用電器等的需求量最大且增長速度最快，預測增長速度會超過20%。目前生物基塑料在我國的應用主要是在以下5個行業：一包裝行業;二制造業;三紡織業;四農用地膜;五醫學業。
三、生物基塑料使用的主要技術
1.“生物成型”技術
作為世界知名的可口可樂公司承諾在2020年，本公司所使用的所有的PET容器都將使用生物材料，該產品主要是由美國著名的生物技術公司Virent、Gevo共同研發生物合成PX工藝，實現PTA的綠色化。Virent公司已經成功的采用了“生物成型”技術，將玉米、甘蔗等含糖作物與糠醛生物共同轉化為PX，實現了完全由可再生材料合成生物基PET。
2.分子重組技術
目前，國際上知名的生物化工企業Virent、Gevo、Avantium等已經成功的應用生物技術從植物、農作物的廢棄物等資源中進行分子重組轉化為PX，并通過氧化技術生產出PTA，從而實現了100%的PET生物基產品。
3.“YXY”技術
美國生物化工Avantium公司與美國高校共同研發了“YXY”技術，該技術將植物源獲得的呋喃糖通過生物技術轉化為2，5-呋喃羧酸，從而與MEG酯化聚合生成PEF，目前 已經實現了PEF聚酯瓶的商業化生產。
四、幾類生物基塑料的國內外研究進展
目前國內外研究較多且開發和技術相對成熟的生物基塑料主要有：淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。
1.淀粉基生物降解塑料
淀粉基生物降解塑料是淀粉經過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產品， 具有投資少、成本低、方便快捷、等特點。目前共研發出填充型、光-生物雙降解型、共混型及全淀粉型四種可降解塑料。經過30年的研發歷史，淀粉生物降解塑料已廣泛應用于化工、農業以及化妝行業等。
2.聚乳酸生物降解塑料
聚乳酸是以乳酸為原料合成的材料，具有無毒、無害、高強度、易加工成型及可全降解性能等特點。因此，聚乳酸是一種能真正達到生態和經濟雙重效應的環保材料，是近年來國內外著重研究和關注的生物降解塑料。但價格較高對其大規模應用有一定的限制。
3.聚丁二酸丁二醇酯生物降解塑料
丁二酸和丁二醇經縮聚形成聚丁二酸丁二醇酯， 其具有優良的力學性能和耐熱性，并且其加工定型和穩定性方面也比其他生物基塑料好。總體而言，其綜合性能優異， 性價比合理， 具有良好的應用推廣前景，。
另外，國內外正在研究開發一些新型生物基塑料。例如：美國農業部研究由檸檬酸和丙三醇制得的生物降解聚合物，美國加州大學正在推出的利用碳水化合物和肽合成生物材料以及國內相關研究部門研究以農產品為原料制造可塑淀粉生物降解材料，顯示出未來生物技術塑料發展的前景巨大。 五、生物基塑料發展中存在的主要問題
1.生物基塑料的性能較石油基塑料有差距
目前形成產業的生物基塑料的性能(力學性能、穩定性、耐熱性、燃燒性、阻隔性等)較石油基塑料的性能上還存在著一定的差距，在很多要求嚴格的領域中，生物基塑料不能夠替代石油基塑料，因此必須通過對其性能進行改造的手段，盡量使其性能達到可利用的標準。
2.生物基塑料的生產投資大、成本高
相關國外《生物基生命周期對環境影響的全面分析》調查研究表明，生物基塑料的制造所使用的農作物，較普通的農作物而言使用的農藥、化肥的量更大，其產品對環境污染的影響更大，因此在投資項目時一定要全面分析，慎重做決定。
六、展望生物基塑料的發展前景
1.生物基塑料替代傳統能源
隨著經濟社會的發展，全球面臨的資源和環境問題日趨加劇，環境污染、資源匱乏、能源短缺都迫使人們急切探尋新能源來替代傳統的能源。用可再生資源替代石油資源已經成為人們關注的焦點，隨著人們生活水平的提高，對石油資源的需求量只會與日俱增。隨著全球氣候變暖問題的日益嚴峻，美國能源情報署2006年初預測，到2025年，世界的二氧化碳排放量將達3.88×107kt，而中國目前的二氧化碳排放量已經達到3.8×106kt，因此中國面臨的減排工作還是十分嚴峻的，同時相關研究表明，生物基塑料的節能減排效果顯著，生物基塑料的二氧化碳排放量比石油基塑料的排放量少20%～30%。因此，生物基塑料的發展有巨大的市場潛力。
2.生物化學工藝技術發展為生物基塑料發展帶來新革命
生物化學工藝技術的發展為生物基塑料的性能、生產工序、生產成本等都有了突破性的改變，其不僅能夠使生物基塑料的性能達到最佳狀態，而且能夠大幅度的降低生產成本，提高淀粉及纖維素的含量，并且還能夠直接或間接的使用非糧食淀粉，節約糧食資源。
3.生物基塑料產品種類不斷增加，應用領域不斷擴大
隨著人們生活水平的提高對生活質量的要求越來越高，綠色食品、綠色包裝都是人們追求的新事物，而生物基塑料就是綠色包裝的典型資材。而且今后不會單單僅僅將生物基塑料的產品種類局限于包裝上，會將生物基塑料的應用領域擴大到農業領域、醫藥領域、紡織領域等，他們都將在各自領域發揮著巨大的作用，實現資源替代和環境資源矛盾的緩解，更加有利于國家的可持續發展。
七、結語
近年來，生物基塑料的生產技術體系目前已經得到了確立，并且隨著生物材料和生物生產技術的發展，其在節能減排和緩解資源環境壓力發揮著顯著的優勢，通過對生物基塑料的研究和應用的現狀進行綜合分析，生物基塑料具有巨大的市場潛力。并且當前生物基塑料作為石油基的替代品使著我國的資源利用正朝著綠色、高效、高附加值、規模化、標準化的方向發展，從而為我國走經濟可持續、能源可持續、資源可持續發展的道路奠定了基礎，因此生物基塑料具有十分美好的發展前景。
參考文獻
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作者簡介：姓名：周毅;出生年：1976年10月;性別：男;籍貫：廣東省普寧市;工作單位：廣東楠洋職業安全事務有限公司;職務或職稱：工程師;學位：學士;研究方向：化工。
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