生物材料是否已经到了一个临界点?
解决无数的可持续发展挑战的潜力尚未开发的生物技术正在制定的前瞻性思维的企业各行业的重视。必威体育2018今天,超过400十亿$价值的传统制造的产品,每年使用生物质产生,根据(PDF)杜克大学可持续发展与商业中心。必威体育2018
而生物燃料塑料和其他化石材料的生物替代品已经得到了广泛关注,它们正迅速成为主流。这些材料可用于制造、建筑、服装更多。但是,许多生物基材料尚未达到规模,得益于行业死守传统的化学反应。
这是开始改变,如生物基材料工程突破,达到一个临界点。的微生物是如何工作的,对于第一次,让我们能够在一个更安全的化学品和更环保的方式集体理解。这是我们能够工程师微生物具有特定功能,包括各种可持续性应用。必威体育2018
“虽然技术是多年前开发的,大规模生物质制备的聚合物是不可行的,因为这些技术都太贵了,”在2011年的研究报告中写道研究员裴蕾,马库斯·施密特和魏巍。“然而,近年来,从研究部门,特别是生物技术创新,已经取得了一些能够与现有的基于化石的过程竞争的生物转化。”
生物塑料平底船石油
生物塑料和传统塑料一样,但它们来自可再生资源,而不是化石燃料。它们通常包括淀粉塑料、纤维素聚合物和聚乳酸(PLA)等。根据杜克大学的数据,生物塑料仅占塑料市场的30万吨,不到全球每年1.81亿吨合成塑料产量的1%。然而,生物塑料市场正以每年20 - 30%的速度增长,这几乎无法满足需求。
2005年,当沃尔玛宣布将用聚乳酸容器销售一些产品时,生物塑料的主流化进程取得了巨大飞跃。其他公司,包括Newman 's Own Organics和Wild Oats,已经使用一些PLA产品很多年了。
生物塑料在环境方面的优势不言自明:它们的生产比石油化工塑料产生的二氧化碳更少;利用植物资源作为可再生材料,可以将产品作为新的生物质资源进行回收,用于热、有机或化学回收。
杜邦公司在生物材料的突破
今年早些时候,杜邦和阿彻丹尼尔斯米德兰公司宣布在生物材料工程,使用来自果糖的呋喃二羧基甲酯(FDME)作为主要的生物输入。FDME被美国能源部列为12种可转化为高价值、生物基化学品或材料的构件之一,可在多种应用中提供高性能。
杜邦生物材料全球业务总监西蒙·赫里奥特在宣布这一突破的声明中称:“这种分子是一种改变游戏规则的平台技术。”“它将使各种100%可再生、高性能化学品和聚合物的生产具有成本效益,并应用于广泛的行业。”
杜邦公司正在一种名为聚三甲基呋喃二甲酸酯(PTF)的聚合物中使用FDME,这是一种可再生和可回收的聚酯,用于制造瓶子和其他饮料包装时,与其他聚酯相比,它大大提高了气体阻隔性能。这意味着PTF对于饮料包装行业的客户来说是一个很好的选择,希望提高产品的保质期。
贝壳的强度
大约在杜邦公司宣布其FDME的同时,来自美国能源部的研究人员发现了化学相互作用,使碳酸钙晶体形成坚硬的外壳和软到可以在人行道上画画的粉笔。
研究人员说,碳酸钙是地球上最重要的物质之一,它会结晶成白垩、贝壳和岩石。从软体动物到人类的动物都使用碳酸钙来制造生物矿物质,如珍珠、贝壳、外骨骼或耳朵里维持平衡的微小器官。这些生物矿物包括晶体基质中的蛋白质或其他有机物,它们将弱的碳酸钙转化为坚硬、耐用的材料。
“这项工作有助于我们理清弱晶体如何形成,而具有显着的机械性能的复合材料,”系的材料科学家吉姆·德Yoreo能源的说太平洋西北国家实验室在一份声明中。
“它还为我们提供了一些想法,可以用有用的材料捕获二氧化碳,以处理我们放入大气中的过量温室气体,或者将光响应性纳米颗粒纳入高度有序的晶体矩阵,用于太阳能应用。”
生物材料的心理障碍
主要障碍生物材料创造规模经济似乎在心理学植根超过经济。我们知道,生物材料可以很好的工作的传统材料,并且在创建它们的过程可以更便宜和更小环境有害。那么,我们在等什么?
生物材料公司首席执行官Lisa Dyson说,首先,流行的说法是化学物质对人类健康和环境有害Kiverdi.今年早些时候在演示过程中说。“化工已经与被否定有关。但是,一切都从化学品制造和生物基化学品都不会坏。”
然而,作为消费者了解的生物基材料的环境效益,这种误解可能会改变。随着各行业企业学习的使用在自己的产品和工艺的可再生生物材料的经济效益,生物材料的出现可能是近了。