我国二氧化碳基聚合物——生物降解塑料

1 我国二氧化碳基聚合物研发工作居世界前列

    二氧化碳基聚合物是一种全降解塑料材料，美国、韩国、日本、俄罗斯和中国台湾的科学家在该领域进行了大量的研发工作。自20世纪90年代后期起，中科院广州化学所、浙江大学、兰州大学、中科院长春应化所相继开展了二氧化碳固定为可降解塑料的研究，在二氧化碳共聚物中所用催化剂的筛选和合成，以及二氧化碳二元加成共聚、三元加成共聚、调节共聚、二氧化碳共聚物性质表征和改良等领域进行了艰辛的探索性试验，并在开拓用途方面做了大量工作，现已取得可喜的进展。2001年，中科院长春应化所着手进行二氧化碳的固定及其利用的工业化研发工作，与蒙西高新技术集团公司合作，经过3年攻关建成了世界上第1条3000t/a“二氧化碳基全降解塑料母粒”工业示范生产线。该生产线于2004年2月17日通过中国科学院高技术研究与发展局组织的专家验收，是目前国际上投入运行的规模最大的二氧化碳共聚物的生产线。工业示范项目运行结果显示：8小时内催化剂活性达到8.5×104g聚合物/mol稀土，是世界最高水平的4倍；二氧化碳聚合物数均分子量达到19万，是世界最高水平的两倍多。这标志着我国二氧化碳基聚合物研发水平和生产能力已跻身世界前列。

    长春应化所发挥技术源头优势积极开发下游产品，已协助威海赛绿特科技发展有限责任公司建立了医用二氧化碳塑料加工平台，并帮助宁波天安生物股份公司建立了全生物降解材料在一次性餐具、食品包装等方面的加工平台，推进了该成果的工业化和市场化进程。

    2004年7月，中油吉林油田集团公司决定采用中科院长春应化所技术，在吉林省农安县万金塔镇建设一条5万t/a二氧化碳基聚合物生产线，预计达产后年产值5亿元左右。2004年8月中国海洋石油总公司与中科院长春应化所洽谈，计划在海南建立万吨级生产线。

    中科院广州化学有限公司也开展了二氧化碳共聚反应的研究工作，并建立了500L中试规模聚合反应示范生产装置，完成了间歇聚合工艺。该项目于2004年6月21日通过了由中国科学院高技术研究与发展局组织的专家验收，其中试成果已经转让给江苏玉华金龙科技集团金龙绿色化学有限公司。2004年8月14日该公司2000t/a二氧化碳基聚合物项目通过了国家环保总局组织的技术鉴定。

    长春应化所计划在解决万吨级生产线关键技术后建设更大规模的生产装置，最终形成百万吨的生产能力；随着科技进步和装置规模的扩大，二氧化碳基聚合物的供应量将显著提高，生产成本将降低到通用塑料的水平，届时我国将普遍采用这种包装材料，有望在全球范围内率先告别“白色污染”。

    根据蒙西高新技术集团公司提供的技术数据，目前已批量生产的二氧化碳基塑料母粒主要有二氧化碳/环氧丙烷共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷三元共聚物等3个品种，外观均为淡黄色粒子或无色透明粒子，二氧化碳单元含量为31%-50%(wt)，在强制性堆肥条件下，5-60天内完全分解。

    2 二氧化碳基聚合物是性能优良的环境友好材料

    2004年4月30日国家发改委、科学技术部、商务部联合发布2004年第26号公告《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2004年度)》，提出了当前应优先发展十个方面的134项高技术产业化重点领域，环境友好材料名列其中。环境友好材料是在原料采集、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地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料，具有资源和能源消耗少、对生态和环境污染小、再生利用率高的特点。二氧化碳基聚合物从制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个寿命过程，全方位对环境友好。

    以工业废弃物二氧化碳为生产原料

    能源消耗少  聚乙烯、聚丙烯等聚合物是以烃为单体聚合而成，二氧化碳基聚合物则是以烃和二氧化碳为原料共聚而成，二氧化碳含量占50%左右。与生产常规聚合物相比，对能源材料烃的消耗减少了50%。

    不造成环境污染  二氧化碳基聚合物使用后产生的塑料废弃物，可以通过回收利用、焚烧和填埋等多种方式处理，均不会造成环境污染。废弃的二氧化碳基聚合物可以向普通塑料那样回收后进行再利用；进行焚烧处理时只生成二氧化碳和水，不产生烟雾，不会造成二次污染；进行填埋处理时，可在几个月内完全降解。

    生产成本低  从工业废气中回收的二氧化碳成本很低，只有300元/t左右，以二氧化碳为聚合单体生产的二氧化碳基聚合物，可大幅度降低生产成本，据中科院长春应化所介绍，蒙西的工业实验装置生产的二氧化碳基塑料母粒的市场售价为2万元/t左右，只比普通塑料母粒的售价高出1倍，即使生产规模近一步放大，二氧化碳基聚合物的生产成本也不高于常规聚合物。

    从资源利用、技术、经济、市场、环保等方面综合考核，二氧化碳基聚合物性价比高，在生物降解塑料市场中将具有较好的竞争力，市场前景广阔。

    3 生物质路线具有可操作性

    2005年7月河南省南阳天冠集团利用酒精生产过程中产生的二氧化碳作原料，建成50t/a二氧化碳基聚合物中试生产线。如果用本公司的酒精为原料经脱水、氧化制成环氧乙烷再与CO2聚合，则可实现利用全生物质路线生产生物降解塑料。