塑料拥有巨大的碳排放量: 生产这种以石油为基础的材料每年至少带来1亿吨碳排放量. 如今, 一个美国研究团队发明了一种利用糖和玉米芯制造塑料的廉价方法. 如果这种塑料能以足够低的成本被生产出来, 那么或许有一天它将代替全球最常见的一种塑料——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET). 食品包装袋, 汽水瓶, 甚至聚酯棉料都含有PET.
几十年来, 石油是几乎所有塑料——从聚乙烯到丙烯——的原材料. 不过, 上世纪70年代的石油危机促使研究人员寻找利用植物而非石油生产塑料的替代方案. 杜邦和其他化学公司已经取得了进展. 但科学家一直在继续寻找可替代PET的以生物为基本原料的方案, 而最有前景的是聚乙烯高发泡体(PEF). 研究人员利用可再生能源, 成功研制出PEF的一种主要成分——呋喃二甲酸(FDCA). 不过, 这种方法的成本很高.
为此, 来自威斯康辛大学麦迪逊分校的工程师Jim Dumesic及其团队着手寻找降低成本的方法. 10年后, 他们发现实现该方法的关键是一种名为γ-戊内酯(GVL)的溶剂. GVL是一种没有颜色的液体, 可从玉米芯等可再生能源中获得. 当Dumesic和同事将GVL和一种有机酸催化剂添加到水中时, 它们将果糖—— 一种存在于水果, 蔬菜和玉米糖浆中的糖——转变成可作为FDCA前体的有机化合物. 由于GVL的表现如此良好, 以至于Dumesic团队仅需要少量果糖便能生产出大量的纯FDCA.
最新研究共同作者, 威斯康辛大学化学工程师Ali Hussain Motagamwala介绍说, 新方法解决了塑料生产的三个问题. 首先, 它利用的是可再生碳源, 而非化石燃料. 其次, 此前利用可再生能源制造FDCA的尝试需要使用腐蚀酸以及昂贵的反应容器, 而新方法不需要这些. 第三, 科学家可利用最终产品FDCA作为反应催化剂并且循环使用GVL溶剂. 和现有方法相比, 这会降低成本并且节省能源. '最新方法让整个过程变得更加绿色. '