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今日二氧化碳降解聚氨酯等材料遭遇难题

发布时间:2021-07-15 04:55:45 阅读: 来源:夯管锤厂家

二氧化碳降解聚氨酯等材料遭遇难题

二氧化碳是一种温室气体,许多人对它的印象很负面。它是石油和天然气等物质燃烧释放出来的一种气体,既是环境温室效应的“元凶”,又是潜在的碳资源。鉴于温室气体排放带来的潜在威胁,全球多数国家已经加入到了努力减少温室气体排放(特别是二氧化碳)的行列当中。二氧化碳的回收利用成为当下的热点。

环境友好材料是指在原料采集、产品制造、使用或者再生循环利用以及废料处理等环节中对环境负荷最小的材料,具有资源和喷涂装备的投资本钱更低能源消耗少、对生态和环境污染小、再生利用率高的特点。而目前国内外在研发领域具有创新优势的可降解塑料原料——二氧化碳基聚合物,正是值得石化行业关注的环境友好型塑料原料。

普通的塑料原料,如聚乙烯、聚丙烯等聚合物是以烃为单体聚合而成,而二氧化碳基聚合物则是以烃和二氧化碳为原料共聚而成,其中二氧化碳含量占31%~50%,与常规聚合物相比,对烃类及上游原料石油的消耗大大减少。二氧化碳基聚合物不但可以减少10万大军出太行对石油的消耗,而且环境适应性也很理想。

二氧化碳降解塑料属完全生物降解塑料类,可在自然环境中完全降解,可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料、地膜等方面。二氧化碳降解塑料作为环保产品和高科技产品,正成为当今世界瞩目的研究开发热点。利用此技术生产的降解塑料,不仅将工业废气二氧化碳制成了对环境友好的可降解塑料,而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。它的发展,不但扩大了塑料的功能,而且在一定程度上对日益枯竭的石油资源是一个补充。因此,二氧化碳降解塑料的生产和应用,无论从环境保护,或是从资源再生利用角度看,都具有重要的意义。

美国、日本、德国和中国等国的企业在二氧化碳基聚合物领域进行了大量的研发工作。

德国

拜耳材料科学公司和两家合作伙伴已获得德国政府的资助,将共同开发基于二氧化碳原料的聚氨酯生产方法。德国联邦教育研究部将在未来三年里为该项目投入450多万欧元,研究目的是采用二氧化碳废产物生产出聚醚多元醇聚碳酸酯(PPP)。

德国最大电力公司RWEPowerInternational公司和位于德国亚琛的亚琛工业大学也将参与由总部位于德国Leverkusen的拜耳材料科学发起的这一项目。此外,将在Leverkuse只能等待人工控制n兴建一座采用上述新工艺的试验工厂。

该工艺中使用的二氧化碳将来自于RWEPower公司在德国Niederaussem的工厂,该厂的一座煤创新中心内设有一套二氧化碳洗涤装置。由此工艺生产出的PPP材料可用在建筑隔热和轻型汽车零部件中。

美国

2010年8月上旬,美国Novomer公司获得美国能源部(DOE)1840万美元的资助,将加快该公司二氧化碳制塑料生产线实现商业化。Novomer公司的技术使用二氧化碳和环氧丙烷生产聚丙烯碳酸酯(PPC)树脂。PPC树脂可用于涂料、表面活性剂、软包装和硬包装以及纤维等,并且可实现生物降解。

Novomer公司已经在其合作伙伴伊士曼柯达(EastmanKodak)公司的生产装置中进行二氧化碳制塑料的小规模生产。据称,使用二氧化碳生产应用于涂料和胶粘剂的低分子量热固性多元醇可望于2011年实现商业化,高分子量热塑性聚合物可望于2012年实现商品化。

中国

中国企业在二氧化碳制塑料方面已经处于世界领先地位。江苏中科金龙化工股份公司早于2007年就形成了2.2万吨/年的二氧化碳树脂生产能力((4)收集系统:计算机全程收集记录实验数据并打印输出一条2000吨/年和一条20000吨/年的生产线),该项目采用中科院广州化学所技术。中科金龙已经开发了二氧化碳树脂在涂料、保温材料、薄膜等多个领域的应用。中科金龙公司计划在2015年前实现10万吨/年的二氧化碳树脂产能。

日本

日本研究人员日前开发出一种新技术,使二氧化碳能转变为用于合成塑料和药物的碳资源,从而变“害”为宝。二氧化碳的化学性质非常稳定,不容易与其他物质发生反应,因此在工业领域仅用于生产尿素和聚碳酸酯等。东京工业大学教授岩泽伸治等人发现,碳化合物经过处理后可以与二氧化碳结合,形成新的碳物质。相关论文已经刊登在新一期《美国化学学会会刊》上。

二氧化碳降解塑料产业化遭遇的三大难题

作为化学方法固定二氧化碳的方向之一,二氧化碳制塑料对实现碳捕集、封存与利用具有重要意义。一方面,二氧化碳制塑料可以在很多领域替代传统塑料,从而减少了生产传统塑料过程中的碳排放;另一方面,生产一吨树脂消耗0..5吨左右的二氧化碳,也体现了二氧化碳资源化利用的经济价值。二氧化碳制塑料与强化采油(CO2-EOR)类似,在减少CO2排放的同时,可为企业带来收益。业内人士表示,尽管目前我国在二氧化碳制塑料这一领域已经取得突破性进展,但由于种种原因,目前国内二氧化碳降解塑料产业进展迟缓,相关技术的利用,只有中海油等“高端玩家”才“玩得起”。

一是成本压力太大。目前我国开发成功的二氧化碳降解塑料技术主要有4种,在这4种技术中,实现了产业化的有3种。由于这些项目规模小,目前只能小批量生产,产量低、价格贵。此外,项目所需主要原料之一环氧丙烷和环氧氯丙烷价格也很高,再加上不菲的新产品推广费用,导致二氧化碳降解塑料的最终成本高达18000元/吨以上。在石油基塑料价格随石油价格走低的情况下,二氧化碳降解塑料企业的成本压力越来越大。

二是投资风险大。“就单位产品投资额而言,二氧化碳降解塑料项目的投资额比煤制油还高,一个1万吨/年二氧化碳降解塑料项目,往往需要1.⑸启动实验程序4亿元以上的资金投入,单从经济效益考虑,项目的投资风险是很大的。”广州天成生物降解材料有限公司项目部经理陆斌说。中海石油化学股份公司和内蒙古蒙西高新集团负责人也坦承,如果不计算节能减排和环保效益,二氧化碳降解塑料项目根本不赚钱甚至会赔钱。

三是需求小、销售难。据介绍,二氧化碳降解塑料的价格始终高于石油基塑料1.5~2倍。加之其热稳定性、阻隔性、加工性与石油基塑料存在一定差距,限制了其只能在食品包装、医疗卫生等有特殊要求的极少数领域使用,无法在需求巨大的薄膜、农地膜等领域推广应用。

不仅如此,即便在有限的食品包装、医疗卫生领域,也面临聚乳酸、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯等降解塑料此杯突值用来判断材料的塑性变形性能的冲击与竞争,使得二氧化碳降解塑料的消费市场十分狭小,产品销售困难。

二氧化碳合成全降解塑料技术是世界关注的重要热点之一。目前市场上的塑料制品大多以石油为原料制成,成本高,且使用后不易降解,污染环境。运用该技术后,可将二氧化碳废气回收代替石油,直接生产全降解塑料制品。该技术一方面可以减少二氧化碳的排放,节约石油资源;另一方面合成的塑料可完全生物降解,能从根本上解决“白色污染”危害,是一种典型的循环经济技术模式。

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