石油枯竭后，拿什么生产塑料？ _小知识

如果有一天石油资源耗尽，高分子产业怎么办？很多小伙伴可能并不清楚高分子产业与石油产业有什么联系。其实很好理解，所有高分子材料都是来自于相应的单体，比如聚乙烯的单体是乙烯，乙烯怎么来的？石油的裂解。再比如PET（绝大多数矿泉水瓶的成分），单体之一是对苯二甲酸衍生物，前体是对二甲苯（这个东西就是被广大无知群众妖魔化的PX），对二甲苯怎么来的？也是从石油里炼出来的。所以说，高分子工业是建立在石油工业之上的。如果没有了石油，所谓巧妇难为无米之炊，整个高分子工业，甚至整个现代文明生活必将受到极大影响。
怎么办？科学家与工程师们都愁坏了。真要有那么一天，大家都没工作了，估计穷的都要吃树皮了。
好在天无绝人之路，虽然石油枯竭那一天还还很遥远，但是有识之士还是想出了一些办法，答案就在“树皮”，这一类可再生资源。什么意思呢？以往聚合物材料的单体最原始原料不都是来自于石油吗，那就想想办法看看其他地方能不能找到这些初始的原料呢。找来找去就发现，利用植物和微生物就可以制备很多初始的化工原料啊，这么多年来这些植物一岁一枯荣的真是白白浪费掉了，不过好在它们可以春风吹又生；顺手科学家们又看了看植物体内还有啥好东西呢？这一找不要紧，发现植物里面还有通过石油工业无法规模生产的单体或聚合物。这里我们要注意到，人们只需要解决一些上游原料的来源，许多下游化学品来源问题变迎刃而解，进而衍生出更加多样的聚合物种类。如下图。

文章插图

总体而言，这两个路线在一定程度上足够人们应付石油枯竭造成的原料短缺危机了，那么科学家具体都发现了什么呢？下面挑一些重要的例子详细地说一说。
1. 基于生物路线的重要原料
乙烯
乙烯工业的重要性就不言而喻了。有了乙烯就可以合成氯乙烯、环氧乙烷、苯乙烯等等非常重要的化工原料，进而得到相应的聚合物材料。植物本身的确是可以合成乙烯的，它是植物五大激素之一，主要作用为促进果实成熟与脱落。但是这点含量简直太少了，要是以此来制备工业乙烯的话所有化工厂都得亏死。基于生物基的乙烯是这样得来的：利用甘蔗、甜菜、玉米等含糖物质的生物发酵技术得到乙醇，再由乙醇制备乙烯。当然乙醇怎么制备乙烯不同的企业有着不同的方案。实际上生物乙醇技术早已经存在几十年了，最初是把生产出的乙醇当做燃料来使用。全球最大的可持续聚合物生产商，巴西的Braskem公司利用这种路线的聚乙烯年产量已经可以达到20万吨。这个公司在可持续化学品方面还是很有野心的，目前也在积极研发生物基路线的聚丙烯。
乳酸
乳酸就是每次锻炼后让你肉疼的分子。
这个东西可以通过单糖的微生物发酵得来。乳酸可以生产出聚乳酸（PLA），这是基于可再生资源聚合物的典范。

文章插图

PLA是一种生物相容性非常好的聚合物，已经广泛用作可降解性手术缝合线等生物医用材料，并且基于PLA的塑料已经在市场上出现，可以作为包装与纤维应用，优势在于与一般的塑料相比它的降解周期更短，对环境的污染自然就更小，同时降解产物就是单体乳酸，所以可以回收再利用。实际上PLA是在资源短缺环境下非常理想的一类聚合物：来源是基于可再生资源，生产的产品性能足够好，使用完可以在有限的时间内降解，降解后的产物可以重新用于生产。它的出现也激励着人们开发出更多类似的材料。