论文部分内容阅读
据了解，每年我国的包装废弃物约200多万吨，其中有近5％为石油塑料制品垃圾。石油塑料制品的成分主要是聚乙烯或聚苯乙烯，如果直接焚烧这些垃圾，在燃烧过程中会产生对人体致癌的物质。假如填埋，它们历经百年也不会降解，更会污染海洋环境，导致耕地板结，严重破坏生态平衡。最近，一种利用生物技术制造的新型植物塑料的问世扭转了这一局面。
所谓植物塑料是指由玉米或甘蔗等制造的聚乳酸塑料。现在使用植物塑料的实用化产品已有农业用的地膜和快餐盒等。另外，部分电器产品和服装等也开始使用了植物塑料。植物塑料一直以来被视为与环境亲和的“生物分解塑料”之一。所谓生物分解塑料，是指在自然界中能够通过微生物的作用将其分解为水和二氧化碳的塑料。
但是，与以往出自石油或天然气的塑料相比，植物塑料存在制造成本高，以及60摄氏度以上易变形等缺点，目前还没有大范围地推广应用。但是，科学家预言有望在5年内植物塑料将全面取代石油化工塑料。
技术有待提高
那么，玉米、甘蔗等植物是如何造出塑料的呢?首先，从玉米、甘蔗等植物中萃取出淀粉；接着，用酶将淀粉分解制成麦芽糖或葡萄糖；然后，将麦芽糖或葡萄糖供给微生物食用并发酵，制造出乳酸：最后，将乳酸聚合，造出聚乳酸。这样制作的聚乳酸材料十分坚硬，并具有极高的透明度。但是聚乳酸单晶在室温下接近玻璃的性质，稍加冲击马上就会碎裂。如果想作为塑料使用，还需要通过掺加柔顺的化合物。另外，由于聚乳酸的熔点只有170摄氏度，作为商品，还必须提高它的耐热性和强度。
聚乳酸是螺旋结构的高分子，如果让它结晶，虽可增加耐热性或强度，但会失去透明度。反之，如果保持透明度，则只能在60摄氏度以下使用。此外，还存在其结晶速度慢等问题。
聚乳酸塑料最大特点是在自然界中容易分解。在聚乳酸塑料中加上水，即可变成容易分解的酯。把聚乳酸塑料放入堆肥中，首先通过水分和酶的分解，变成乳酸：再经被称为需氧菌的微生物食之并代谢，最终被分解为水与二氧化碳。而二氧化碳和水原本就是植物从大自然中吸收来的，所以，从整体来说它没给环境增加负担。
优势卓越明显
用聚乳酸塑料制造的产品具体有什么价值呢?首先，这些塑料来自植物，作为材料来源它优于石油化工塑料。其次，植物能够通过种植获得，所以聚乳酸塑料可说是再生资源或可持续使用的材料。另外，使用谷物为主制造的聚乳酸，不论是焚烧还是在自然界中分解，都不会对环境增加负担。现在世界生产石油化工塑料的年产量是1.5亿吨。如果用聚乳酸制造塑料，这就减少了石油或天然气的消耗。这对化石燃料面临枯竭的现状，无疑是一个最大的福音。
另外，焚烧废弃的石油化工塑料，等于把埋在地下的化石燃料中的二氧化碳释放到大气中，这无疑加深了日益严重的全球变暖问题。如果使用吸收二氧化碳的植物来制造聚乳酸塑料，可使大气中的二氧化碳得到更好的循环。
医用领域广泛
除了日常用品中的广泛适用外，聚乳酸植物塑料在医学方面的应用优势尤为突出，也是目前应用得最为成功的领域。第一是制作医用骨钉。以前治疗骨折等骨科疾病使用的是不锈钢骨钉，病人必经两次手术才能治愈。即第一次手术用钢钉把骨折复位固定，待骨头长好后，再动第二次手术，把钢钉取出。使用聚乳酸植物塑料只需一次手术植入骨钉，病愈的同时，骨钉也降解在人体内。因为降解产生的是二氧化碳和水，所以不会对人体产生不良后果。虽然，目前聚乳酸植物塑料骨钉的价格比不锈钢骨钉高出50％左右，但是多数患者为了避免两次手术的痛苦，还是选择聚乳酸植物塑料骨钉。
另一方面，将聚乳酸植物塑料制成人工脏器的骨架研究也在进行。例如有专家正在聚乳酸植物塑料肝骨架的整个表面上培养肝细胞，制造人造肝脏。用这种方法制造的人造肝脏移到体内，作为骨架部分的聚乳酸植物塑料在体内不久就会被分解吸收，最后留下了与骨架同样形状的肝脏。这是有效利用聚乳酸植物塑料生物分解性质的典范。
来源越来越广
要使聚乳酸植物塑料普及，还有一些问题必须解决，如制造成本高的问题。但随着人们环境保护意识的不断提高，聚乳酸塑料必将受到大众的欢迎。为此，聚乳酸植物塑料肯定有广阔的发展前景。
如何供应作为聚乳酸原料的谷物呢?现在其主要原料是玉米。科学家建议应从数量上占优势的淀粉资源“大米”着手，制造聚乳酸植物塑料。科学家关注大米生产聚乳酸植物塑料的另一个理由是，聚乳酸螺旋结构的旋转方向不同，可分为L聚乳酸和D聚乳酸。现在制造的聚乳酸几乎都是L聚乳酸。
目前科学家已经成功地从大米中制造出D聚乳酸，并发现了对聚乳酸植物塑料有意义的性质。首先将L聚乳酸与D聚乳酸掺合，使熔点提高到llO摄氏度左右，大大改善了耐热性问题。其次，改变混合的方法，能够产生性质不同的各种聚乳酸植物塑料。
与石油塑料相比，聚乳酸植物塑料与其他生物分解塑料一样，可以说目前几乎没有普及，但是随着人们环保意识的进一步提高，普及将不再是个问题。
所谓植物塑料是指由玉米或甘蔗等制造的聚乳酸塑料。现在使用植物塑料的实用化产品已有农业用的地膜和快餐盒等。另外，部分电器产品和服装等也开始使用了植物塑料。植物塑料一直以来被视为与环境亲和的“生物分解塑料”之一。所谓生物分解塑料，是指在自然界中能够通过微生物的作用将其分解为水和二氧化碳的塑料。
但是，与以往出自石油或天然气的塑料相比，植物塑料存在制造成本高，以及60摄氏度以上易变形等缺点，目前还没有大范围地推广应用。但是，科学家预言有望在5年内植物塑料将全面取代石油化工塑料。
技术有待提高
那么，玉米、甘蔗等植物是如何造出塑料的呢?首先，从玉米、甘蔗等植物中萃取出淀粉；接着，用酶将淀粉分解制成麦芽糖或葡萄糖；然后，将麦芽糖或葡萄糖供给微生物食用并发酵，制造出乳酸：最后，将乳酸聚合，造出聚乳酸。这样制作的聚乳酸材料十分坚硬，并具有极高的透明度。但是聚乳酸单晶在室温下接近玻璃的性质，稍加冲击马上就会碎裂。如果想作为塑料使用，还需要通过掺加柔顺的化合物。另外，由于聚乳酸的熔点只有170摄氏度，作为商品，还必须提高它的耐热性和强度。
聚乳酸是螺旋结构的高分子，如果让它结晶，虽可增加耐热性或强度，但会失去透明度。反之，如果保持透明度，则只能在60摄氏度以下使用。此外，还存在其结晶速度慢等问题。
聚乳酸塑料最大特点是在自然界中容易分解。在聚乳酸塑料中加上水，即可变成容易分解的酯。把聚乳酸塑料放入堆肥中，首先通过水分和酶的分解，变成乳酸：再经被称为需氧菌的微生物食之并代谢，最终被分解为水与二氧化碳。而二氧化碳和水原本就是植物从大自然中吸收来的，所以，从整体来说它没给环境增加负担。
优势卓越明显
用聚乳酸塑料制造的产品具体有什么价值呢?首先，这些塑料来自植物，作为材料来源它优于石油化工塑料。其次，植物能够通过种植获得，所以聚乳酸塑料可说是再生资源或可持续使用的材料。另外，使用谷物为主制造的聚乳酸，不论是焚烧还是在自然界中分解，都不会对环境增加负担。现在世界生产石油化工塑料的年产量是1.5亿吨。如果用聚乳酸制造塑料，这就减少了石油或天然气的消耗。这对化石燃料面临枯竭的现状，无疑是一个最大的福音。
另外，焚烧废弃的石油化工塑料，等于把埋在地下的化石燃料中的二氧化碳释放到大气中，这无疑加深了日益严重的全球变暖问题。如果使用吸收二氧化碳的植物来制造聚乳酸塑料，可使大气中的二氧化碳得到更好的循环。
医用领域广泛
除了日常用品中的广泛适用外，聚乳酸植物塑料在医学方面的应用优势尤为突出，也是目前应用得最为成功的领域。第一是制作医用骨钉。以前治疗骨折等骨科疾病使用的是不锈钢骨钉，病人必经两次手术才能治愈。即第一次手术用钢钉把骨折复位固定，待骨头长好后，再动第二次手术，把钢钉取出。使用聚乳酸植物塑料只需一次手术植入骨钉，病愈的同时，骨钉也降解在人体内。因为降解产生的是二氧化碳和水，所以不会对人体产生不良后果。虽然，目前聚乳酸植物塑料骨钉的价格比不锈钢骨钉高出50％左右，但是多数患者为了避免两次手术的痛苦，还是选择聚乳酸植物塑料骨钉。
另一方面，将聚乳酸植物塑料制成人工脏器的骨架研究也在进行。例如有专家正在聚乳酸植物塑料肝骨架的整个表面上培养肝细胞，制造人造肝脏。用这种方法制造的人造肝脏移到体内，作为骨架部分的聚乳酸植物塑料在体内不久就会被分解吸收，最后留下了与骨架同样形状的肝脏。这是有效利用聚乳酸植物塑料生物分解性质的典范。
来源越来越广
要使聚乳酸植物塑料普及，还有一些问题必须解决，如制造成本高的问题。但随着人们环境保护意识的不断提高，聚乳酸塑料必将受到大众的欢迎。为此，聚乳酸植物塑料肯定有广阔的发展前景。
如何供应作为聚乳酸原料的谷物呢?现在其主要原料是玉米。科学家建议应从数量上占优势的淀粉资源“大米”着手，制造聚乳酸植物塑料。科学家关注大米生产聚乳酸植物塑料的另一个理由是，聚乳酸螺旋结构的旋转方向不同，可分为L聚乳酸和D聚乳酸。现在制造的聚乳酸几乎都是L聚乳酸。
目前科学家已经成功地从大米中制造出D聚乳酸，并发现了对聚乳酸植物塑料有意义的性质。首先将L聚乳酸与D聚乳酸掺合，使熔点提高到llO摄氏度左右，大大改善了耐热性问题。其次，改变混合的方法，能够产生性质不同的各种聚乳酸植物塑料。
与石油塑料相比，聚乳酸植物塑料与其他生物分解塑料一样，可以说目前几乎没有普及，但是随着人们环保意识的进一步提高，普及将不再是个问题。