Production of Biodegradable Organic Plastics/zh

位置数据

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地点	加拿大金斯顿​
坐标	北纬44°13'50.47"，西经76°28'52.76"

鉴于当今时代人们对环境责任的日益重视，塑料污染已成为主要污染源之一。据估计，自20世纪50年代以来，已有超过10亿吨塑料被填埋，而目前的估计表明，这些塑料需要数百年甚至数千年才能完全降解。^{[ 1 ]}人们积极响应，回收利用了大量的塑料垃圾，但如果塑料能够被简单地堆肥，或者被设计成可以快速、环保地降解，那么大部分垃圾就可以从填埋场中消除，回收的麻烦也将不复存在。因此，本页将探讨可生物降解塑料的生产、其应用范围和潜力，并尝试寻找提高生产过程能源和材料效率的方法。此外，还将评估实际的生产过程，以确定其从长远来看是否真的对环境更有利。希望这些突破能够进一步推动塑料行业开发生产这种塑料所需的工艺，从而帮助改善环境。

为了理解可生物降解塑料的生产过程^，首先必须对“生物降解”的含义有一个基本的了解。1992年，众多杰出的生物降解研究人员齐聚一堂，参加了一次会议。会议成果之一是制定了一系列基本原则，这些原则此后一直指导着生物降解性的基本定义、分类和测量。这些原则如下：^{[ 2 ]}

- 就实际应用定义而言，制造为可生物降解的材料必须与特定的处置途径相关，例如堆肥、污水处理、反硝化和厌氧污泥处理。-
制造为可生物降解的材料的降解速率必须与其处置方法以及该途径的其他组成部分相一致，从而控制其积累。-
制造为可生物降解的材料经好氧生物降解后的最终产物是二氧化碳_、水和矿物质，中间产物包括生物质和腐殖质。 （与会者对厌氧生物降解的讨论较少。）
——材料必须能够安全生物降解，且不得对处置过程或处置最终产品的使用产生负面影响。

塑料是当今社会的基本组成部分。在过去的60年里^{[ 3 ]} ，塑料的研发和完善程度突飞猛进，如今几乎任何东西都可以用塑料及其多种复合材料制成。在这段时间里，塑料单体链（例如乙烯和丙烯）的主要来源^{一直是原油}和^石油的加工。这一过程也会产生其他有机化合物，例如苯^和二甲苯^，这些化合物可以用来从初始单体链上衍生出侧链或侧基。^{[ 4 ]}这些基本组成部分随后经过化学加工，连接成称为聚合物的长链。这一过程可以通过多种方法实现，而这些方法通常是由于连接了特定的侧基而必需的。然而，通常情况下，这一过程会涉及脱水过程，^即从单体链的末端去除氢原子（以及可能的氧原子），并结合生成水作为副产品。由此，可以利用多种化学加工技术来生产特定长度的聚合物链、塑料的组成，这些技术通常决定了产品的最终形态和性能。这些塑料的生产赋予了它们广泛的性能，然而，几乎所有最终产品都由具有高度抗降解性的聚合物链构成。最终得到的材料能够抵抗自然力的作用，并且不被生物体识别为食物。因此，为了生产具有生物降解能力的类似产品，必须采用一套完全不同的单体链和生产技术。

纵观人类历史，生物友好型工艺和材料的生产一直受到密切关注，并在医学领域取得了显著成效。^{[ 3 ]}自塑料被发现以来，生产易于被人体吸收且无害的塑料一直是研究的重点。这已得到广泛应用。

淀粉的实际形态通常呈颗粒状。其外层通常包裹着一层结晶的复合碳水化合物链，内部则为无定形结构。^{[ 5 ]}当淀粉与水接触时，淀粉内部的疏水性醛键会试图排斥水分。然而，一旦温度足够低，淀粉实际上会被水塑化，经历多次晶相转变，并与其结构中的水形成复杂的相互作用。^{[ 5 ]}这会导致淀粉呈现基本的热塑性，具体取决于塑化混合物中水的浓度。

PHA（聚羟基丁酸酯，PHB）是在活细胞内产生的，它可以在从细菌到苜蓿植物等各种生物体内产生^{[ 6 ]。}

PLA塑料由乳酸聚合而成^，其特性取决于初始混合物中乳酸的浓度。这可以根据所需的应用进行简便的调整。^{[ 5 ]}