二氧化碳能否應用與工業(yè)原料?在工業(yè)生產(chǎn)、汽車行駛乃至日常生活中,都會產(chǎn)生大量二氧化碳。據(jù)不完全統(tǒng)計,每年都會有數(shù)十億噸二氧化碳氣體排入大氣層中。毫無疑問,這些二氧化碳會對地球環(huán)境造成不良影響。作為造成地球溫室效應的“主犯”,二氧化碳近年來的形象并不討喜。
不過,二氧化碳真的只會帶來麻煩嗎?不要忘了碳酸飲料、泡沫滅火器和“降溫神器”干冰,更不要忘了植物生長過程中至關重要的光合作用。植物在陽光的照射下,利用光合色素,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣和碳水化合物——前者提供了生物界賴以生存的基礎,后者則直接為植物生長提供了能量源和“建材”。
碳是化學工業(yè)的重要元素,大量化工產(chǎn)品的主要成分是碳。那么,可否像植物一樣,將二氧化碳作為“碳源”,生產(chǎn)出塑化“建材”?1969年,一位日本科學家第一次提出將二氧化碳作為“夢想原料”的設想——將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸蓟酆衔?,用以生產(chǎn)塑料。之所以稱之為“夢想原料”,不僅因為二氧化碳低廉的成本和充沛的儲量,還因為這可以大大減少塑料工業(yè)中對石油等化石原料的依賴,從而擴大基礎化工業(yè)的原材料范圍,開辟新的可持續(xù)發(fā)展途徑。
但是,處在燃燒鏈條最后環(huán)節(jié)的二氧化碳,其化學性質(zhì)非常穩(wěn)定,一般條件下很難分解。加上自身含量很少,必須在高性能催化劑的推動下,才能實現(xiàn)二氧化碳的轉(zhuǎn)化。40多年來,尋找合適的催化劑一直是難點。
不久前高級聚合物和高性能塑料生產(chǎn)商成功找出“超級催化劑”,可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為供工業(yè)生產(chǎn)用的碳源,在生產(chǎn)過程中,二氧化碳所占原料比例高達20%。這項新技術可使二氧化碳與生產(chǎn)傳統(tǒng)泡沫塑料的原料發(fā)生聚合反應,在改良產(chǎn)品性能的同時,將二氧化碳引入“工業(yè)原料圈”。
塑料工業(yè)中,聚氨酯泡沫塑料由于具有一定彈性,被廣泛用作防震包裝材料、吸音材料和吸水材料等。聚氨酯的主要成分為多元醇和異氰酸酯。在“超級催化劑”的作用下,二氧化碳可打開化學鍵成為二氧化碳基,“嵌入”多元醇,聚合為聚碳酸酯多元醇,最終與異氰酸酯生成聚醚碳酸酯型聚氨酯。以聚醚碳酸酯型聚氨酯為成分的泡沫塑料,在力學性能、耐水解性、耐熱性、耐氧化性、耐磨性上,都比傳統(tǒng)的聚氨酯材料高出一籌。
以往泡沫塑料的生產(chǎn)完全以石油為原料,有了這項新技術,二氧化碳可代替1/4的石油用量。加上催化劑在生產(chǎn)過程中不會消減,生產(chǎn)設備也是一次投入長期使用,二氧化碳可從諸如火力發(fā)電廠等上游企業(yè)廉價獲得。從長遠來看,將二氧化碳作為工業(yè)原料,不僅比傳統(tǒng)技術更環(huán)保,還具有不可小覷的商業(yè)競爭力。