新型環(huán)保的聚乳酸植物塑料

高育紅

據(jù)了解，每年我國(guó)的包裝廢棄物約200多萬(wàn)噸，其中有近5％為石油塑料制品垃圾。石油塑料制品的成分主要是聚乙烯或聚苯乙烯，如果直接焚燒這些垃圾，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體致癌的物質(zhì)。假如填埋，它們歷經(jīng)百年也不會(huì)降解，更會(huì)污染海洋環(huán)境，導(dǎo)致耕地板結(jié)，嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡。最近，一種利用生物技術(shù)制造的新型植物塑料的問(wèn)世扭轉(zhuǎn)了這一局面。

所謂植物塑料是指由玉米或甘蔗等制造的聚乳酸塑料?，F(xiàn)在使用植物塑料的實(shí)用化產(chǎn)品已有農(nóng)業(yè)用的地膜和快餐盒等。另外，部分電器產(chǎn)品和服裝等也開(kāi)始使用了植物塑料。植物塑料一直以來(lái)被視為與環(huán)境親和的“生物分解塑料”之一。所謂生物分解塑料，是指在自然界中能夠通過(guò)微生物的作用將其分解為水和二氧化碳的塑料。

但是，與以往出自石油或天然氣的塑料相比，植物塑料存在制造成本高，以及60攝氏度以上易變形等缺點(diǎn)，目前還沒(méi)有大范圍地推廣應(yīng)用。但是，科學(xué)家預(yù)言有望在5年內(nèi)植物塑料將全面取代石油化工塑料。

技術(shù)有待提高

那么，玉米、甘蔗等植物是如何造出塑料的呢?首先，從玉米、甘蔗等植物中萃取出淀粉；接著，用酶將淀粉分解制成麥芽糖或葡萄糖；然后，將麥芽糖或葡萄糖供給微生物食用并發(fā)酵，制造出乳酸：最后，將乳酸聚合，造出聚乳酸。這樣制作的聚乳酸材料十分堅(jiān)硬，并具有極高的透明度。但是聚乳酸單晶在室溫下接近玻璃的性質(zhì)，稍加沖擊馬上就會(huì)碎裂。如果想作為塑料使用，還需要通過(guò)摻加柔順的化合物。另外，由于聚乳酸的熔點(diǎn)只有170攝氏度，作為商品，還必須提高它的耐熱性和強(qiáng)度。

聚乳酸是螺旋結(jié)構(gòu)的高分子，如果讓它結(jié)晶，雖可增加耐熱性或強(qiáng)度，但會(huì)失去透明度。反之，如果保持透明度，則只能在60攝氏度以下使用。此外，還存在其結(jié)晶速度慢等問(wèn)題。

聚乳酸塑料最大特點(diǎn)是在自然界中容易分解。在聚乳酸塑料中加上水，即可變成容易分解的酯。把聚乳酸塑料放入堆肥中，首先通過(guò)水分和酶的分解，變成乳酸：再經(jīng)被稱(chēng)為需氧菌的微生物食之并代謝，最終被分解為水與二氧化碳。而二氧化碳和水原本就是植物從大自然中吸收來(lái)的，所以，從整體來(lái)說(shuō)它沒(méi)給環(huán)境增加負(fù)擔(dān)。

優(yōu)勢(shì)卓越明顯

用聚乳酸塑料制造的產(chǎn)品具體有什么價(jià)值呢?首先，這些塑料來(lái)自植物，作為材料來(lái)源它優(yōu)于石油化工塑料。其次，植物能夠通過(guò)種植獲得，所以聚乳酸塑料可說(shuō)是再生資源或可持續(xù)使用的材料。另外，使用谷物為主制造的聚乳酸，不論是焚燒還是在自然界中分解，都不會(huì)對(duì)環(huán)境增加負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)在世界生產(chǎn)石油化工塑料的年產(chǎn)量是1.5億噸。如果用聚乳酸制造塑料，這就減少了石油或天然氣的消耗。這對(duì)化石燃料面臨枯竭的現(xiàn)狀，無(wú)疑是一個(gè)最大的福音。

另外，焚燒廢棄的石油化工塑料，等于把埋在地下的化石燃料中的二氧化碳釋放到大氣中，這無(wú)疑加深了日益嚴(yán)重的全球變暖問(wèn)題。如果使用吸收二氧化碳的植物來(lái)制造聚乳酸塑料，可使大氣中的二氧化碳得到更好的循環(huán)。

醫(yī)用領(lǐng)域廣泛

除了日常用品中的廣泛適用外，聚乳酸植物塑料在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)尤為突出，也是目前應(yīng)用得最為成功的領(lǐng)域。第一是制作醫(yī)用骨釘。以前治療骨折等骨科疾病使用的是不銹鋼骨釘，病人必經(jīng)兩次手術(shù)才能治愈。即第一次手術(shù)用鋼釘把骨折復(fù)位固定，待骨頭長(zhǎng)好后，再動(dòng)第二次手術(shù)，把鋼釘取出。使用聚乳酸植物塑料只需一次手術(shù)植入骨釘，病愈的同時(shí)，骨釘也降解在人體內(nèi)。因?yàn)榻到猱a(chǎn)生的是二氧化碳和水，所以不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良后果。雖然，目前聚乳酸植物塑料骨釘?shù)膬r(jià)格比不銹鋼骨釘高出50％左右，但是多數(shù)患者為了避免兩次手術(shù)的痛苦，還是選擇聚乳酸植物塑料骨釘。

另一方面，將聚乳酸植物塑料制成人工臟器的骨架研究也在進(jìn)行。例如有專(zhuān)家正在聚乳酸植物塑料肝骨架的整個(gè)表面上培養(yǎng)肝細(xì)胞，制造人造肝臟。用這種方法制造的人造肝臟移到體內(nèi)，作為骨架部分的聚乳酸植物塑料在體內(nèi)不久就會(huì)被分解吸收，最后留下了與骨架同樣形狀的肝臟。這是有效利用聚乳酸植物塑料生物分解性質(zhì)的典范。

來(lái)源越來(lái)越廣

要使聚乳酸植物塑料普及，還有一些問(wèn)題必須解決，如制造成本高的問(wèn)題。但隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，聚乳酸塑料必將受到大眾的歡迎。為此，聚乳酸植物塑料肯定有廣闊的發(fā)展前景。

如何供應(yīng)作為聚乳酸原料的谷物呢?現(xiàn)在其主要原料是玉米?？茖W(xué)家建議應(yīng)從數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)的淀粉資源“大米”著手，制造聚乳酸植物塑料。科學(xué)家關(guān)注大米生產(chǎn)聚乳酸植物塑料的另一個(gè)理由是，聚乳酸螺旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向不同，可分為L(zhǎng)聚乳酸和D聚乳酸。現(xiàn)在制造的聚乳酸幾乎都是L聚乳酸。

目前科學(xué)家已經(jīng)成功地從大米中制造出D聚乳酸，并發(fā)現(xiàn)了對(duì)聚乳酸植物塑料有意義的性質(zhì)。首先將L聚乳酸與D聚乳酸摻合，使熔點(diǎn)提高到llO攝氏度左右，大大改善了耐熱性問(wèn)題。其次，改變混合的方法，能夠產(chǎn)生性質(zhì)不同的各種聚乳酸植物塑料。

與石油塑料相比，聚乳酸植物塑料與其他生物分解塑料一樣，可以說(shuō)目前幾乎沒(méi)有普及，但是隨著人們環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步提高，普及將不再是個(gè)問(wèn)題。