与那些试图打破我们塑料瘾的公司会面
这个世界海洋的命运可能躺在一个不太像小啤酒桶那么大的不锈钢罐里。在内部，转基因细菌把玉米糖浆变成大量的聚合物，可以用来生产各种各样的普通塑料。
“这有点像做酸奶，”加州大学新陈代谢公司.
位于马萨诸塞州剑桥市的公司生物塑料在实验室规模的发酵室中成型是越来越多的企业和机构之一，它们致力于开发成本竞争力更强、更环保的传统塑料替代品，传统塑料由化石燃料制成，无法分解，正在将我们的海洋变成漂浮塑料的海洋。
“我们已经看到在生产塑料这种巨大的增长的结果中增加了废气流中还有，”詹娜Jambeck，在佐治亚大学环境工程学院成员说。“不同的材料，生物降解塑料具有所有这些问题。它很容易传播到河道，它在物理碎片成小块，这是非常难以或不可能收集和[它往往]吸收的化学污染物已经在环境“。
这些塑料对包括人类在内的生物有什么影响，仍不清楚. 最近的一些研究表明，小塑料片中的化学物质，甚至塑料片本身，都会在鸟类、鱼类和其他海洋生物中积累。实验室测试表明，组成它们的化学物质会对健康造成不良影响，包括肝损伤和内分泌失调通过改变的基因表达。
无论是发生在实验室外或是否延长食物链到谁吃海洋生物的人相似的效果仍然不得而知，但似乎都完全可行的。
而这还不是全部。塑料是在温室气体部门臭名昭著的为好。大致石油的8％使用全世界每年进行到使塑料直接或能力的塑料的制造工艺，根据世界观察研究所最近的报告.
为什么不减少我们的使用呢？一方面，塑料是难以置信的多用途，满足了一系列的灵活性、成本和其他参数的需求，而替代材料是很难匹配的。不仅如此，替代材料也会对环境、社会和健康产生不利影响。
“尽管人们觉得他们希望少用塑料而不是多用塑料，但事实是塑料是一种现代材料，可以使汽车更轻，净化水，并为健康和安全应用增加巨大的好处，”该公司的主管Marc Hillmyer说中心可持续聚合物在明尼阿波利斯的明尼苏达大学。
换言之，有充分的理由寻求更可持续的传统塑料替代品，即植物基塑料。这种所谓的生物塑料能够降解，大大降低它们最终污染陆地或海洋的风险。
它们还降低了我们对化石燃料的依赖，减少了塑料的碳足迹。据统计，与生物塑料相关的温室气体排放比与传统塑料相关的温室气体排放低26%最近的玉米和基于石油系塑料生命周期分析密歇根州立大学的研究人员发现。
新兴的替代品
寻找非石油基的、可分解的当今塑料的替代品然而，是不容易的。塑料由玉米，甘蔗或其他植物为基础的材料制成不一定降解，而且越来越恶化，当你希望它可能很难发生。
“你不希望你的塑料袋降解，而你正在使用它，” Hillmyer说。“在另一方面，你想让它迅速降解投入另一个环境时。”
虽然化学家很难重新配制石油基塑料，使其能够降解，但一些生物基的、可降解的替代品正在出现。
尽管这些和其他最近的成功，生物塑料仍然是整个行业的一小部分。自然工程一家总部位于明尼苏达州明尼通卡的公司，是世界领先的生物塑料制造商之一。该公司生产聚乳酸（PLA），这是一种可生物降解的塑料，它来源于玉米淀粉，可制成多种消费品，包括一次性餐具、杯子和包装，在使用寿命结束时分解。
该公司在内布拉斯加州布莱尔的最初生产设施于2002年上线，每年可生产15万吨解放军。该公司最近宣布，计划在东南亚开设第二家以甘蔗为原料的工厂。
另一家领先的生物塑料制造商是可口可乐公司，该公司于2009年推出植物环保瓶，一种由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的饮料瓶，含有高达30%的生物基材料。
这些瓶子是不可降解的，但与大多数生物塑料不同的是，它们可以与传统的PET（一种通常可回收的塑料）一起回收。自2009年以来，该公司已经生产了350亿个原植物瓶。今年6月，该公司推出了100%生物基的新版本。
尽管这些和其他最近的成功，生物塑料仍然是整个行业的一小部分。这种材料非常适合一次性产品，如勺子和瓶子，消费者愿意为更可持续的产品支付溢价。
高耐久性，可见以下应用 - 例如，由PVC制成的水管常用于住宅和商业用的管道 - 仍然由完全常规的塑料。总体上，所有的塑料的小于0.5％的来自非石油来源，根据塑料工业，基于在华盛顿特区的行业组织的社会
政府调控，但是，导致越来越多地使用生物塑料。2014年伊利诺伊州禁止微球，在面部磨砂，洗发水和牙膏常用微小的塑料磨料，由于对环境恶化的担忧在大湖区。直径小于1毫米的微珠太小，无法被污水处理系统过滤，在淡水和海洋环境中都有发现。
预计在微联邦禁令，Metabolix公司在三月份与霍尼韦尔合作生产一种可生物降解的替代微珠。这两家公司正在开发的微球是由聚羟基脂肪酸酯制成，或PHA，基于生物塑料是更昂贵，但也更灵活比PLA。
这两家公司正在开发的微珠是通过发酵玉米淀粉制成的，不过也可以用柳枝稷等非粮食作物制成。人们说，PHA微珠在几个月内就会降解成二氧化碳和水，降解速度与纤维素或纸张相同。
在不利的方面
随着我们对来自玉米或甘蔗等作物的塑料的依赖增加，我们可能会无意中引入新的环境问题。
《清洁生产》杂志最近的一项研究指出，从农业原料中生长的生物塑料使用大量的水、杀虫剂和肥料这会导致空气和水污染，并与粮食作物争夺土地。
在减少对石油依赖的同时，避免植物性塑料缺点的一种可能方法是使用二氧化碳作为原料。
诺莫尔，在纽约州伊萨卡，康奈尔大学的研究从纺出一个公司变废CO2乙醇生产厂为塑料。该公司生产多元醇 - 用于制造柔性聚合物泡沫床垫，坐垫和绝缘性，以及各种特种涂料和密封剂的发现。
“如果你的床垫是用我们的材料做的，那么它的二氧化碳重量大约为22%，”诺华聚合物执行副总裁彼得·谢泼德说。“它需要是一种浪费材料和把它变成一个有价值的产品温室气体“。
通常，二氧化碳太惰性，无法与其他化合物反应，这使得它在塑料或其他应用中的应用变得困难。杰弗里科茨，伊萨卡康奈尔大学的化学教授和诺沃默公司的联合创始人，开发了一种催化剂，提高了二氧化碳的反应性，同时减缓了另一种关键多元醇成分的反应性，使二氧化碳更容易融入到聚合物中。
“这就像你有孩子，你给他们披萨和花椰菜，你告诉他们每次你吃一口披萨，你必须吃一口花椰菜，”科茨说，他也是可持续聚合物中心的成员。
生物塑料的最大挑战是，他们对传统塑料的竞争，已经磨练过去60年令人难以置信的便宜的材料，希尔说。由Novomer制成的多元醇是可降解的，但当与石油基化学品结合制成泡沫时，其可降解性会丧失。
尽管公司目前专注于制造泡沫和密封剂，谢泼德说，诺和美的二氧化碳基聚合物可用于制造二氧化碳含量高达50%的可降解塑料。
最大的挑战
尽管近年来增长强劲，一些人说生物塑料还没有发挥出他们的潜力。
“生物塑料行业还不能创造出在价格和性能方面都足够吸引人的聚合物，这将使世界愿意改变，”美国生物塑料公司的前首席执行官弗雷德里克·舍尔说谷类，这家曾经领先的生物塑料公司在2014年宣布破产。
生物塑料的最大挑战是，他们对传统塑料的竞争，已经磨练过去60年令人难以置信的便宜的材料，希尔说。
“人们有点意识的，不会降解油基材料对环境的影响，但他们都不愿意花额外的美元推[新]类型的材料，”他说。
大赛以石油为基础的塑料加剧，在过去一年，石油价格的一半已经下降。
“为了与传统的石油基材料的竞争力，我们需要的石油价格是某处大约$ 130，$ 140每桶，”希尔说。“显然，报每桶$ 50，我们远离能够进行竞争。”
舍尔说，从非石油来源制造全世界塑料的能力是存在的，但要做到这一点，需要政府的大力支持。
他说：“这将不得不受到监管的推动，这将迫使塑料成本和石油成本大大高于目前的水平。”。
聚乙烯竞争对手？
如果可持续的塑料,减少我们对化石燃料的依赖和降解结束时,其使用寿命是主流,他们必须能够在不仅对微子,泡沫和其他专业应用程序也为热塑性塑料——低成本、可成形的聚合物组成的80%以上每年产生数亿吨塑料。
Coates正在研究一种新的生物聚合物，其性能相当于或可能优于聚乙烯，聚乙烯是生产最广泛的热塑性塑料，用于制造从垃圾袋到水瓶到塑料玩具的所有东西。
聚乙烯即使是薄薄的一层是难以置信的强大，制作，例如，邮件是几乎不可能没有剪刀或牛奶壶时掉在地上不打破打开信封。“大部分是因为它是一种半结晶材料，”科茨说。“的[聚合物]链装在一个非常紧密的和特定的方式彼此相邻，总体给出相当令人印象深刻的性能。”
在一个发表在美国化学学会2014年研究，科茨和他在康奈尔大学的同事描述了一种新材料，它具有半结晶结构，由糖原料制成，具有类似聚乙烯的性质，但在使用寿命结束时更容易分解。
希尔迈尔说：“这不会在一夜之间发生，但我认为有一些积极的迹象表明，它可能是聚乙烯等塑料的真正竞争对手。”。
这种新材料被称为聚琥珀酸聚丙烯（polypropoline succulate），还没有测试过它在垃圾填埋场或海洋环境中的分解速度。但根据它的组成，科茨说，它应该在几个月后开始在水中降解，这段时间将超过大多数一次性产品的使用寿命。聚琥珀酸丙酯分解成丙二醇和琥珀酸，这是一种无毒的物质，当被微生物摄入时，会进一步还原成二氧化碳和水。
科茨说：“如果你不得不吃聚合物降解产品，这些就是你想要的。”。
与传统聚乙烯相比，聚琥珀酸丙酯的价格不太可能一磅一磅地降低，但其独特的结晶结构表明，它的性能可能优于石油产品。如果是这样的话，生物塑料制造商也许有一天能够用比石油塑料少得多的材料制造诸如牛奶罐之类的东西，从而与当今的塑料行业竞争。
逆境战
一览无余的政府规章短期那个地方碳价格或要求所有塑料生物降解，生物塑料将不得不想方设法胜出传统的塑料，如果他们要填写超过利基应用。
这是一场艰难的战斗，但另一个曾经的利基产品，太阳能电池板，正日益赢得胜利。
在2007年，太阳能发电由美国发电的小于0.1％。由于聪明才智和创新，光伏组件的价格已经从$ 4降至每瓦，每瓦$ 0.50，使太阳能发电在全国增长最快的来源。
那些从事生物塑料研究的人会看到类似的巨变吗？最终，很大程度上不仅取决于他们的产品有多好，而且取决于他们能在多大程度上打破传统塑料的竞争优势。
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