工業生產、駕駛和日常生活中會產生大量二氧化碳。據不完全統計,每年有數十億噸二氧化碳被釋放到大氣中。毫無疑問,這種二氧化碳將對地球環境產生負面影響。作為全球溫室效應的“罪魁禍首”,近年來二氧化碳的狀況并不令人滿意。
但二氧化碳真的只會帶來問題嗎?不要忘記碳酸飲料、泡沫滅火器和干冰這一“降溫神器”,更不要忘記光合作用,這對植物生長至關重要。在陽光下,植物利用光合色素將二氧化碳和水轉化為氧氣和碳水化合物,前者是生物世界生存的基礎,后者直接為植物生長提供能源和“建筑材料”。
碳是化學工業中的重要元素,大量化學產品的主要成分是碳。那么二氧化碳是否可以作為“碳源”,用于生產像植物一樣的塑料“建筑材料”?1969年,一位日本科學家首次提出了將二氧化碳作為“將二氧化碳轉化為用于塑料制造的二氧化碳聚合物的夢想材料”。“這不僅是因為二氧化碳的成本低、儲量豐富,還因為它可以顯著減少塑料行業對石油和其他化石原料的依賴,從而擴大基礎工業的原料范圍,為可持續發展開辟新的途徑。
然而,燃燒鏈最后一個環節的二氧化碳具有非常穩定的化學性質,在一般條件下很難分解。此外,它本身的含量很低,因此二氧化碳的轉化只能通過泵送高性能催化劑來實現。多年來,很難找到合適的催化劑。
此前,德國先進聚合物和高性能塑料制造商Kostron宣布,已成功鑒定出一種“超級催化劑”,可將二氧化碳轉化為工業生產的碳源。世界上第一家使用二氧化碳生產泡沫塑料的工廠也在多馬根正式投產。科思創首席執行官帕特里克·托馬斯表示,二氧化碳在生產過程中占原材料的20%。這項新技術可以使二氧化碳與用于生產傳統泡沫塑料的原材料聚合,并將二氧化碳引入“工業原材料循環”,同時提高產品性能。
在塑料工業中,聚氨酯泡沫由于其彈性而被廣泛用作防震包裝材料、吸聲材料和吸水材料。聚氨酯的主要成分是多元醇和異氰酸酯。在“超級催化劑”的作用下,二氧化碳可以打開化學鍵形成二氧化碳堿,“嵌入”多元醇,聚合成聚碳酸酯多元醇,最終與異氰酸酯形成聚醚碳酸酯聚氨酯。聚氨酯泡沫塑料在力學性能、耐水解性、耐熱性、抗氧化性和耐磨性方面優于傳統聚氨酯。
過去,泡沫塑料的生產完全基于石油。利用這項新技術,二氧化碳可以取代1/4的石油消耗。此外,催化劑在生產過程中不會被還原,生產設施也會長期使用。二氧化碳可以從火電廠等上游公司廉價獲得。從長遠來看,使用二氧化碳作為工業原料不僅比傳統技術更環保,而且具有不容低估的經濟競爭力。科思創計劃每年生產5000噸聚醚碳酸酯聚氨酯泡沫。接下來,他們試圖將這項技術推廣到整個塑料行業。按照這個發展方向,塑料行業未來將徹底擺脫對石油的依賴。