阻击微塑料污染,可以这样做

2018-11-16 14:12    王家余    963

导读: 我国早已成为世界合成橡胶生产和消费大国,但产品品质、牌号等还不能完全满足国内需求,特别是某些产品在应用开发方面明显落后。“要打破这一局面,未来合成橡胶的技术研发必须生产与应用并重,同时结合不同胶种的现状,确定各胶种技术研发的具体方向。”业内

       

我国早已成为世界合成橡胶生产和消费大国,但产品品质、牌号等还不能完全满足国内需求,特别是某些产品在应用开发方面明显落后。“要打破这一局面,未来合成橡胶的技术研发必须生产与应用并重,同时结合不同胶种的现状,确定各胶种技术研发的具体方向。”业内专家近日在接受中国化工报记者采访时表示。

分析现状找差距:

生产技术未完全成熟

“我国己成为世界合成橡胶生产和消费大国,产量、消费量均居世界首位;技术开发能力不断增强,掌握了部分合成橡胶生产技术,形成了相对完备的合成橡胶产业体系。但与国外相比,我国的合成橡胶特别是特种合成橡胶,在生产技术水平、生产规模、产品牌号、产品性能等方面都存在较大差距。”中国石油高级技术专家齐永新告诉记者。

具体来说,一个明显的差距是合成橡胶研发,国外更重视产品性能提升,更注重配方研究,生产技术的研究力度逐步减弱,技术创新主体主要是大型轮胎企业。

我国合成橡胶民营企业近十年来逐渐崛起,但生产能力仍主要集中在中石化和中石油两大集团;主要消费领域是轮胎、输送带、密封件等,其中轮胎工业约占40%.由于生产企业和应用企业的研究互动较少,高端产品仍然需要进口。

以产量最高、消费量最大的通用合成橡胶品种——丁苯橡胶为例,国内丁苯橡胶技术研发主要集中在丁苯橡胶聚合技术、丁苯橡胶改性沥青应用和丁苯橡胶组合物应用等方面,其中聚合技术占据主导地位。而国外丁苯橡胶聚合生产技术相对成熟,目前的研究方向是丁苯橡胶应用技术的开发,技术研发热点是丁苯橡胶组合物配方改进。这主要是基于在过去的20年间,汽车轮胎的性能有了显著改善。目前改善轮胎性能的研究主要围绕以下内容展开:轮胎的设计、橡胶新的混炼技术、补强材料及填充体系的改进及橡胶新品种的开发。

丁二烯橡胶(顺丁橡胶)是仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。目前世界上生产顺丁橡胶大部分采用溶液聚合法,新技术开发的关键是采用新型的钕系镍系催化剂替代传统的钛系催化剂,在不久的将来将会用茂金属催化剂来进行二烯烃聚合。而我国的聚丁二烯橡胶技术研发滞后。

丁/腈橡胶的总产量虽然不大,但品种繁多,应用广泛。中国石油在丁/腈橡胶新产品开发方面有一定优势,掌握了耐油或密封件用丁/腈橡胶、氢化丁/腈橡胶、粉末丁/腈橡胶或液体丁/腈橡胶的制备技术,但仍然缺乏丁/腈橡胶的核心技术。

乙丙橡胶生产技术主要控制在跨国公司手中,阿朗新科、陶氏、埃克森、三井、JSR、住友、锦湖、SK等公司主宰着世界乙丙橡胶工业的命运。国内吉林石化在引进技术的基础上进行了消化吸收再创新,但在牌号系列化方面与国际巨头仍有不小的差距。中石化则与三井成立了合资公司,进行生产。

丁基橡胶的核心技术此前主要由埃克森美孚和阿朗新科垄断。我国丁基橡胶的研发始于上世纪60年代。1999年,中国石化北京燕山石化公司引进意大利PI公司技术,建成了3万吨/年丁基橡胶生产装置。此后,盘锦和运、浙江信汇、京博也先后建成工业化装置,特别是浙江信汇的产品质量,已与国际两强相当。

展望未来定方向:

生产与应用研发并重

青岛科技大学张宜恒教授等专家指出,着眼于国内合成橡胶的产业现状,未来合成橡胶技术的发展应是生产技术和产品应用开发并重,橡胶合成新技术、橡胶加工应用型新技术、橡胶新产品开发将是未来发展的主要方向。主要方向确定后,再结合各大胶种的发展现状,明确我国与国外先进水平的技术差距,确定自身发展的定位和方向。

具体到丁苯橡胶,研发要做好三件事:一是环保橡胶及环保助剂的研究;二是要加快溶液聚合丁苯橡胶技术的开发;三是要加快高性能汽车轮胎用橡胶加工应用研究。近年来,国外已将技术开发的重点转向橡胶应用型技术开发上,高性能轮胎用丁苯橡胶应用技术研发成为国外公司目前的研发热点,国外66%的丁苯橡胶专利是关于汽车轮胎用橡胶组合物。

丁二烯橡胶首先要关注钕系催化剂。作为一种新型高效催化剂,钕系催化剂将是未来重点研究方向。目前,中国石油与长春应化所合作开发的钕系稀土BR技术具备了开发成套技术的能力,但要实现工业化还需要继续攻关。此外,也可以关注铁系催化剂的研究与开发。

丁/腈橡胶要在开发高附加值产品和改性方面下功夫。比如丁/腈橡胶掺混改性技术,主要涉及丁/腈橡胶与合成树脂混合制备各种热性弹性体,这些产品的开发可以满足橡胶制品需求,拓展丁/腈橡胶应用领域。

乙丙橡胶要加强引进技术消化吸收、产品升级及技术创新,尽早形成具有自主知识产权的系列化产品和技术。

丁基橡胶则建议在自主创新基础上,加强与拥有核心技术的国外公司技术交流、技术引进,两条腿走路。科学家建议改变材料本质和回收方法

“双11”刚刚过去,电商销售创下新纪录,但因物流产生的塑料包装品大规模使用,是否也刺激到你的神经?

现在,一个不争的事实是——在整个海洋、湖泊、土壤甚至空气中,都潜伏着微小的降解塑料。从浮游生物到蚯蚓,从鱼类到人类,都逃脱不了吞食微塑料的命运,整个生态系统都受到严重的健康威胁。

英国伦敦动物学会和国家地理研究院的科尔。德威说:“肯定没有单一的解决方案。”《科学美国人》杂志日前撰文称,材料科学家和化学家认为,改变材料本质和回收方法,将从根本上解决因广泛使用塑料引起的后顾之忧。

微塑料污染将成大问题

随着塑料产量的指数级增长——从1950年的200吨到如今每年3亿吨,到2050年预计每年达到330亿吨,微塑料污染现象将日趋严重。

为了控制微塑料带来的污染,全世界必须采取三个主要步骤:在短期内,社会减少不必要的一次性塑料物品使用,比如水瓶、塑料购物袋、吸管等;从中期来看,政府需要加强垃圾收集,防止塑料垃圾从垃圾箱到垃圾填埋场期间泄漏到环境中,并建设回收系统以提高回收率;从长期看,科学家需要设法将塑料分解成最基本的单元,可以再制造成新的塑料或其他材料。

目前来看,限塑令是减少使用塑料制品卓有成效的方法,有限的证据证明,塑料碎片确实因此有所减少。但实施限塑令的政府仍然要同步考虑:这些举措的成本和效益是否合理,替代材料可能有何环境影响等等因素。

此外,包装行业更广泛使用的塑料聚合物,特别是用于建筑、电子产品和织物的一次性包装中,都发现了微纤维,而这种微纤维被证明是最普遍存在的微塑料污染形式之一。

回收的难题,源自过度设计

在欧洲,塑料回收利用率为30%,而在美国只有9%.据德威介绍,英国的废物管理系统设计得很好,但利用率却令人担忧。在许多西方国家,被丢弃的塑料已经无处可填。

一些专家认为,改善回收利用的一个关键方面是设计产品,使其更容易回收利用。塑料一般通过粉碎,将其熔化并模塑成新塑料,实现再次利用。但是为了提高产品的灵活性或耐久性,通常会加入其他化学品,或者简单地添加颜色,这都会使其难以被再利用,甚至降低了再生塑料的质量。

英国普利茅斯大学海洋生物学家理查德。汤普森说:“即便是最方便回收的聚合物,也因为设计阶段考虑不充分或不恰当,让它们失去了回收价值。”

作为潜在补救措施,汤普森引用了日本科学家的观点——塑料瓶中使用的所有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)都应是透明的,透明PET比添加颜色的更容易回收,继续循环再利用。

要生物降解,更要化学拆解

多年来,材料科学家一直努力制造生物降解塑料,但很多标记为可生物降解的塑料实际上只能在专用设施中高温加热才能分解。

伯明翰大学化学家安德鲁。多夫及越来越多的材料科学家提出,通过对塑料进行物理回收,再进行化学拆解,以去除所有回收塑料的污染杂质。例如,将PET分解成最基本分子,分离出添加的化学物质,以提供重构原始聚合物的结构单元。通过这种方式,塑料将成为永久的原材料。

一些科学家正在研究清理微塑料废物的方法,因为塑料颗粒很小且性质各异,而它们所嵌入的生态系统又是如此巨大。

研究人员已经发现了可以分解某些类型塑料的酶和细菌,但是仍需要弄清楚如何利用这类酶和细菌,才能避免潜在的负面影响,比如产生温室气体等。

塑料没有理由不参与无限循环

多夫说:“塑料没有理由不参与无限循环,人们只是没有看到它的价值。”

对于无法轻松分解成最基本分子的聚合物,多夫认为,应该至少将它们化学分解成可用于不同目的的分子,比如用于燃料或药物生产等。理想状况下,科学家会设计出不需要过多严苛成分且不太昂贵的化学反应。这将为目前几乎没有价值的塑料废弃物带来价值。

然而,燃烧或直接扔进垃圾填埋场之类的操作,显然要便宜得多,这恰恰就是问题的核心。

“从廉价塑料废弃物中创造出高价值产品,还有很长的路要走,但这就是我们想要实现的目标。”多夫如是说。

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