自上世紀(jì)90年代起，中科院廣州化學(xué)所、浙江大學(xué)、蘭州大學(xué)、中科院長春應(yīng)化所相繼開展了二氧化碳固定為可降解塑料的研究，并取得可喜進(jìn)展。

 

　　中科院廣州化學(xué)公司完成二氧化碳的共聚及其利用——二氧化碳高效合成為可降解塑料的研究，該項(xiàng)目的中試成果已轉(zhuǎn)讓給廣州廣重企業(yè)集團(tuán)公司，共同進(jìn)行二氧化碳可降解塑料5000噸／年工業(yè)化試驗(yàn)。該項(xiàng)目在催化劑方面，創(chuàng)新性地制備了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多種擔(dān)載羧酸鋅類催化劑。該催化體系成本低、使用安全、制備簡單，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

 

　　2001年中科院長春應(yīng)化所著手進(jìn)行二氧化碳的固定及利用的工業(yè)化研發(fā)工作，與蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司合作，經(jīng)過3年攻關(guān)，建成了世界上第一條3000噸/年“二氧化碳基全降解塑料母粒”工業(yè)示范生產(chǎn)線。國內(nèi)首套二氧化碳降解塑料工業(yè)化生產(chǎn)裝置于2004年初由內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)建成。該工程由內(nèi)蒙古輕化工業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所技術(shù)，生產(chǎn)規(guī)模為3000噸/年。據(jù)稱其產(chǎn)品可望部分取代聚偏氟乙烯、聚氯乙烯等醫(yī)用和食品包裝材料，并可用于一次性食品和藥物包裝。根據(jù)蒙西集團(tuán)提供的技術(shù)數(shù)據(jù)，目前已批量生產(chǎn)的二氧化碳基塑料母粒主要有二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物等3個(gè)品種。在強(qiáng)制性堆肥條件下，5～60天內(nèi)可完全分解。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　從水泥窯尾氣中提取二氧化碳（CO2），通過一系列工藝將其制備成食品級純凈度，再作為原料用于全降解塑料生產(chǎn)，這項(xiàng)具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)，國內(nèi)首創(chuàng)的全生物降解二氧化碳共聚物技術(shù)，已由內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)開發(fā)成功并投入實(shí)際應(yīng)用。用此技術(shù)建立的年產(chǎn)3000噸全生物降解二氧化碳共聚物示范生產(chǎn)線，截至2008年已實(shí)現(xiàn)運(yùn)行4年多，共生產(chǎn)產(chǎn)品12000多噸，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平。這標(biāo)志著該公司二氧化碳基生物降解塑料技術(shù)躋身世界前列。該生產(chǎn)技術(shù)為蒙西集團(tuán)與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所合作開發(fā)，已通過中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織的專家驗(yàn)收和科技部'863'項(xiàng)目驗(yàn)收。目前，此項(xiàng)目共投入資金2900多萬元，建成的全生物降解二氧化碳共聚物示范生產(chǎn)線是全球投入運(yùn)行的規(guī)模最大的同類生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線生產(chǎn)的二氧化碳基全生物降解塑料，二氧化碳共聚物的數(shù)均相對分子質(zhì)量達(dá)到10萬左右，是此技術(shù)問世前世界最高水平的兩倍多，可以替代傳統(tǒng)塑料材料，從而在性能上確保二氧化碳共聚物真正作為塑料的可規(guī)?；褂?。在專利技術(shù)方面，該項(xiàng)目還成功開發(fā)出稀土三元催化劑，使聚合反應(yīng)時(shí)間從20小時(shí)縮短到8小時(shí)以內(nèi)，8小時(shí)內(nèi)催化劑活性達(dá)到50克聚合物/克催化劑，是此前世界最高水平的4倍。同時(shí)，在二氧化碳共聚合催化體系、聚合方法等方面，蒙西集團(tuán)已獲授權(quán)美國專利2項(xiàng)、中國專利3項(xiàng)，建立了比較完備的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。據(jù)介紹，該生產(chǎn)線每生產(chǎn)1噸降解塑料，可利用二氧化碳0.45～0.5噸，不僅使二氧化碳變廢為寶，得到綜合利用，而且生產(chǎn)出的全生物降解塑料又可大大減少白色污染，形成科學(xué)合理的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。目前，該項(xiàng)目已批量生產(chǎn)的二氧化碳基塑料母粒主要有二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物等3個(gè)品種，外觀均為淡黃色粒子或無色透明粒子，二氧化碳單元含量為31%～50%。在強(qiáng)制性堆肥條件下，這些全生物降解塑料可在5～60天內(nèi)完全分解。依托年產(chǎn)3000噸全生物降解二氧化碳共聚物示范生產(chǎn)線自有技術(shù)和成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，蒙西集團(tuán)正在擴(kuò)大規(guī)模，3萬噸/年的同類生產(chǎn)線于2007年底投產(chǎn)，一年可消耗12600噸二氧化碳。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　中科院長春應(yīng)化所2009年2月宣布，該所承擔(dān)的二氧化碳共聚物及其產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目通過鑒定。經(jīng)過4年的開拓，該項(xiàng)目取得了3項(xiàng)世界第一：在國際上首次解決了二氧化碳共聚物的冷流難題；率先開發(fā)出具有生物可降解性能的高阻隔薄膜材料；獲得全球首個(gè)二氧化碳共聚物醫(yī)用可降解材料生產(chǎn)許可證。

 

　　二氧化碳共聚物自問世以來，因其能高效利用二氧化碳并解決塑料的“白色污染”問題而備受關(guān)注。但其合成過程中始終存在的催化劑效率低、聚合物加工性差、成本高等難題成為二氧化碳共聚物及其產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，也是各國競爭的焦點(diǎn)。長春應(yīng)化所于2004年初就已成功開發(fā)出可工業(yè)化應(yīng)用的稀土三元催化劑，并在蒙西建成世界首條千噸級二氧化碳共聚物生產(chǎn)線，確立了我國在該領(lǐng)域的國際領(lǐng)導(dǎo)地位。為加速推進(jìn)二氧化碳共聚物產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)出具有實(shí)用價(jià)值的二氧化碳共聚物產(chǎn)品，2004年10月，長春應(yīng)化所承擔(dān)并實(shí)施了吉林省科技發(fā)展計(jì)劃重大項(xiàng)目——二氧化碳共聚物及其產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目歷時(shí)4年，取得了一系列在國際上居于領(lǐng)先水平的創(chuàng)新性成果。項(xiàng)目組開發(fā)的多元共聚新型稀土催化劑和強(qiáng)化交聯(lián)的新技術(shù)，解決了二氧化碳共聚物在30℃以上便存在嚴(yán)重冷流現(xiàn)象這一國際上一直未解決的難題，有效提升了二氧化碳共聚物的催化劑效率。    長春應(yīng)化所科研人員引入外部結(jié)晶控制聚合物聚集態(tài)的方法，突破了二氧化碳共聚物連續(xù)吹制成膜的技術(shù)難題，在國際上率先開發(fā)出具有生物可降解性能的高阻隔薄膜材料。他們還與吉林金源北方科技發(fā)展有限公司聯(lián)手，開發(fā)出二氧化碳共聚物醫(yī)用敷料，并獲得了世界上第一個(gè)二氧化碳共聚物醫(yī)用一次性可降解材料生產(chǎn)許可證。目前，該公司已投入3000萬元建立了醫(yī)用敷料生產(chǎn)線。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　此外，長春應(yīng)化所項(xiàng)目組還同中國海洋石油總公司合作，成功建成年產(chǎn)3000噸二氧化碳共聚物生產(chǎn)線。

 

　　目前長春應(yīng)化所與其他單位共同承擔(dān)的國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目——全生物降解塑料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)也已啟動，該項(xiàng)目將在國內(nèi)建成多條萬噸級二氧化碳共聚物生產(chǎn)線，開發(fā)低成本、高性能的系列二氧化碳共聚物產(chǎn)品。

 

　　中科院長春應(yīng)化所發(fā)揮技術(shù)源頭優(yōu)勢，還積極開發(fā)下游產(chǎn)品。已協(xié)助威海賽綠特科技發(fā)展有限責(zé)任公司建立了醫(yī)用二氧化碳塑料加工平臺；協(xié)助寧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、食品包裝等方面的加工平臺，推進(jìn)了該成果的工業(yè)化和市場化進(jìn)程。

 

　　由江蘇中科金龍股份公司與中科院廣州化學(xué)所聯(lián)合研制的以CO2為原料制備完全可降解塑料材料新技術(shù)，通過國家環(huán)保總局組織的重大科技成果鑒定。該技術(shù)開發(fā)出新型CO2共聚催化劑分離系統(tǒng)，得到了無色催化劑含量低于百萬分之十的脂肪族聚碳酸酯多元醇，可以生產(chǎn)出聚氨酯材料。這種新型全生物降解泡沫塑料可應(yīng)用于包裝材料，具有廣闊的市場前景。這項(xiàng)新技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅成本低，而且還可完全降解，可解決'白色污染'危害，為溫室氣體CO2的回收利用打開新的途徑。中科金龍公司和廣州化學(xué)所這項(xiàng)技術(shù)，不僅可為聚氨酯提供一種全新的原材料，還可衍生出眾多新型產(chǎn)品，從而形成全新的塑料產(chǎn)業(yè)鏈條。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　江蘇金龍綠色化學(xué)公司以二氧化碳為原料年產(chǎn)2000噸脂肪族聚碳酸亞乙酯及基于該樹脂的降解型聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目通過鑒定。該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，在二氧化碳催化活化技術(shù)、聚氨酯泡沫塑料的高生物降解性等方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平。利用該技術(shù)每消耗1噸二氧化碳能生產(chǎn)出約3噸脂肪族聚碳酸亞乙酯樹脂，并生產(chǎn)出約6噸降解型聚氨酯泡沫塑料。該產(chǎn)品性能優(yōu)異，不僅可以替代市場上的普通包裝材料和建筑用隔熱材料，而且可用作電器及環(huán)保要求高的包裝材料，對消除白色污染、突破家電出口面臨的綠色壁壘起到重要作用。該公司研發(fā)的二氧化碳制備聚氨酯（PU）泡沫塑料技術(shù)，通過由國家環(huán)?？偩纸M織的鑒定。這種產(chǎn)品作為緩沖包裝材料，廢棄后可完全生物降解。該項(xiàng)技術(shù)以二氧化碳?xì)怏w為主要原料，通過與環(huán)氧化物調(diào)節(jié)共聚得到脂肪族聚碳酸酯多元醇及聚氨酯泡沫塑料。制備的聚氨酯泡沫塑料可完全生物降解，不留任何有害物質(zhì)。經(jīng)中國環(huán)境科學(xué)院檢測，二氧化碳制聚氨酯泡沫塑料一個(gè)月降解33％，優(yōu)于合成高分子材料及其與淀粉的共混物，具有高強(qiáng)度、高模量等特點(diǎn)。

 

　　江蘇中科金龍化工股份有限公司年產(chǎn)2萬噸二氧化碳樹脂的連續(xù)生產(chǎn)線于2007年6月初投產(chǎn)。至此，該公司完成了以二氧化碳為原料生產(chǎn)高分子樹脂的工業(yè)放大試驗(yàn)，建成了世界上第一條萬噸級具有自主知識產(chǎn)權(quán)的二氧化碳制備全生物降解塑料生產(chǎn)線。這種二氧化碳樹脂性能獨(dú)特，同時(shí)具備了聚醚的耐水解性能和聚酯的耐磨、耐油性能，而其生物降解性能與植物纖維等天然產(chǎn)物相近。據(jù)介紹，該技術(shù)的原料將主要來自發(fā)電廠、煉油廠、水泥廠、釀酒廠和化肥廠等作為廢物大量排出的溫室氣體———二氧化碳。其產(chǎn)品泡沫塑料在廢棄后，能夠被微生物如真菌、細(xì)菌、放射線菌分泌的酶分解或氧化，從而降解成水溶性碎片，最終被完全分解成二氧化碳和水。降解過程中產(chǎn)生的小分子化合物和二氧化碳可以被植物吸收，為植物生長提供養(yǎng)分。經(jīng)中國環(huán)境科學(xué)研究院檢測，這種新產(chǎn)品的廢棄物一個(gè)月可降解33％，與植物纖維、稻草等天然產(chǎn)物相近，優(yōu)于所有大品種合成高分子材料。同時(shí)，該泡沫塑料還具有高強(qiáng)度、高模量、容易實(shí)現(xiàn)阻燃等特點(diǎn)。江蘇玉華金龍科技集團(tuán)與中科院廣州化學(xué)所合作成立的江蘇中科金龍化工股份有限公司已經(jīng)開發(fā)出新型聚合催化劑、新型生產(chǎn)工藝、新的應(yīng)用領(lǐng)域，如全生物降解及可控生物降解高回彈軟泡、塑料母粒、黏合劑、涂料等等。企業(yè)已經(jīng)申請發(fā)明專利11項(xiàng)，目前獲授權(quán)4項(xiàng)。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　以二氧化碳為原料生產(chǎn)全降解塑料生產(chǎn)線在河南天冠集團(tuán)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行。據(jù)介紹，投入運(yùn)行的這條5000噸/年全降解塑料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，采用高活性、高催化效率的催化劑，將天冠集團(tuán)在生產(chǎn)酒精過程中排放的二氧化碳廢氣聚合成全降解塑料——聚碳酸亞丙酯樹脂。1997年，天冠集團(tuán)與中山大學(xué)合作，開始了二氧化碳全降解塑料課題的研究。2003年底，該集團(tuán)建成了50噸/年的生產(chǎn)線，并通過河南省科技廳組織的成果鑒定。為加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，該集團(tuán)于2006年9月建成目前的千噸級生產(chǎn)線，經(jīng)過生產(chǎn)試驗(yàn)，證明其工藝合理，已具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。全降解塑料制品在機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、耐壓性能等方面都可媲美一般的塑料制品，不僅可用于低溫保鮮膜市場，還可開發(fā)成一次性飯盒、發(fā)泡包裝材料、兒童玩具等。

 

　　由中海油總公司和中科院長春應(yīng)化所共同出資建設(shè)的二氧化碳可降解塑料項(xiàng)目采用長春應(yīng)化所自主研發(fā)的專利技術(shù)，該二氧化碳可降解塑料項(xiàng)目于2008年7月在海南省東方化工城運(yùn)行，年產(chǎn)量達(dá)3000噸。據(jù)中海石油新材料有限公司介紹，該項(xiàng)目由中國海洋石油總公司投資1.52億元開發(fā)，2007年7月建設(shè)，屬國家“863”星火計(jì)劃項(xiàng)目，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，專利技術(shù)來自于中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所。生產(chǎn)過程是以二氧化碳和環(huán)氧丙烷為原料，在催化劑的作用下生成二氧化碳共聚物，工藝水平屬世界領(lǐng)先。據(jù)介紹，1噸二氧化碳可降解塑料消耗大約0.5噸二氧化碳，每噸產(chǎn)值在2萬元左右。產(chǎn)品在使用過程中可完全生物降解為二氧化碳和水，不產(chǎn)生白色垃圾，用途廣泛，利于環(huán)保。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　2008年7月1日，中海石油化學(xué)股份有限公司與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所利用二氧化碳可降解材料成功地研制成環(huán)保塑料袋，這種塑料袋用后在堆肥條件下可完全生物降解，不會對環(huán)境造成任何影響。為了有效、環(huán)保化地利用二氧化碳，減少排放，中?；瘜W(xué)公司在建設(shè)年產(chǎn)3000噸二氧化碳可降解塑料項(xiàng)目的同時(shí)，投入人力和物力開展二氧化碳可降解塑料的應(yīng)用與產(chǎn)品研發(fā)，并在2007年11月份與中科院長春應(yīng)化所聯(lián)合設(shè)立了“二氧化碳基塑料高阻隔膜研究與應(yīng)用”項(xiàng)目。他們經(jīng)過多次試驗(yàn)、優(yōu)化配方、再試驗(yàn)，先后攻克了二氧化碳可降解塑料的純化、改性、封端及韌化等一系列難題，成功將這種材料吹膜并制成環(huán)保塑料袋。據(jù)中科院長春應(yīng)化所介紹，用二氧化碳可降解塑料制成的環(huán)保塑料袋，在國內(nèi)甚至在國際上均尚屬首次。

 

　　中山大學(xué)與廣州市合誠化學(xué)有限公司、廣州市天賜三和環(huán)保工程有限公司兩家公司于2007年10月中旬簽訂合作協(xié)議，采用中山大學(xué)研發(fā)的利用二氧化碳合成全降解塑料技術(shù)，首期投資1.3億元建設(shè)一條萬噸級二氧化碳全降解塑料生產(chǎn)線。據(jù)悉，該項(xiàng)目全部建成后每年可減少4萬噸二氧化碳排放量。該技術(shù)是中山大學(xué)環(huán)境材料研究所的科研團(tuán)隊(duì)在廣州市科技局重點(diǎn)專項(xiàng)支持下，經(jīng)過4年攻關(guān)完成。采用該技術(shù)已在河南天冠集團(tuán)建成國內(nèi)規(guī)模最大的5000噸/年工業(yè)化生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線可將天冠集團(tuán)酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳廢氣用來合成全降解塑料。#p#分頁標(biāo)題#e#

 

　　5萬噸/年二氧化碳基降解塑料項(xiàng)目于2010年1月中旬落戶吉林省松原市。該項(xiàng)目一期建設(shè)規(guī)模為5萬噸/年，3年內(nèi)達(dá)將達(dá)到9萬噸/年環(huán)氧丙烷和15萬噸/年二氧化碳基降解塑料的生產(chǎn)規(guī)模。項(xiàng)目采用的二氧化碳基降解塑料技術(shù)，突破了二氧化碳可降解塑料研究中的系列技術(shù)關(guān)鍵，并創(chuàng)下該研究領(lǐng)域7項(xiàng)世界第一，率先實(shí)現(xiàn)了二氧化碳基降解塑料的產(chǎn)業(yè)化。