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Sustainable polymers center gets NSF renewal grant

塑料可能是有机和合成元素的人工大杂烩,但杰弗里·科茨对这种材料的赞赏是真实存在的。

“塑料很神奇,它让世界变得更美好,”蒂施大学(Tisch University)化学与化学生物艺术系教授科茨(Coates)说。“它保证了我们的食物安全。它使我们的汽车更轻,更省油。塑料改善我们生活的方式数不胜数。”

杰弗里·科茨

然而,塑料对环境造成的破坏也是真实存在的,并且有很好的记录。

科茨是康奈尔大学的一个研究小组在新一代的环保塑料作为可持续聚合物NSF中心的一部分,一个拥有多个大学的协作基础Minnesota-Twin城市大学的校园,是一个九二期化学创新中心由美国国家科学基金会资助。本月,国家科学基金会授予该中心为期五年的2000万美元拨款续期。

加入科茨康奈尔团队的有化学和化学生物学副教授布雷特·福斯(Brett Fors)、副教授克里斯·阿拉比(Chris Alabi)、生命科学领域的南希·梅尼格(Nancy Meinig)和彼得·梅尼格(Peter Meinig)家族研究员;以及高级化学研究助理安妮·拉波因特,以及他们的博士后和研究生。

科茨说:“我们必须改进塑料的制造方法,并在使用完毕后控制塑料的去向。”“每年,我们为地球上的每个人生产超过100磅的塑料。大约三分之一的塑料包装最终进入了环境。如果它掉到海里,它会漂浮数百年。到2050年,海洋中的塑料重量将超过鱼类。我们必须改变这一点。”

由于塑料的制造是一个能源密集型的过程,经常会消耗化石燃料并排放大量的二氧化碳,该中心正致力于开发可替代化石燃料的可再生原料。科茨和他的合作者已经生产出一种聚合物,它结合了二氧化碳和被称为环氧化合物的原料,产生了一种类似聚苯乙烯的硬塑料,有可能取代涂料、泡沫、密封剂和粘合剂中使用的聚氨酯。

“这些颗粒几乎含有50%的二氧化碳,”科茨说。“这是来自发酵糖的生物二氧化碳。你可以把它看作是植物从大气中吸收二氧化碳,把它转化成糖,我们用二氧化碳发酵产生的二氧化碳来制造塑料。总的来说,我们使用的化石燃料比制造普通塑料所需的要少得多。”

康奈尔大学的研究小组还在研究如何减少消费者丢弃塑料产品后对环境的影响。不到2%的塑料包装被回收,而两种最普遍的塑料——聚乙烯和聚丙烯——必须单独回收,因为它们具有不相容的化学结构。由于自动化和手工分拣的成本高昂,大部分这种材料最终都被扔进了垃圾填埋场。

因此,科茨和他的合作者开发了一种多嵌段聚合物——科茨开玩笑地称它为“神奇的小精灵尘”——这种聚合物将聚乙烯与聚丙烯结合在一起,这样它们就可以一起回收利用。他和他的团队还打算设计一种性能类似聚乙烯的塑料,因此,如果这种包装真的进入海洋,它将降解为二氧化碳和水,而不是漂流数百年。

科茨说:“如果我们不解决这些问题,公众将继续对使用塑料制品表示强烈反对,这并非没有道理。”“但之后我们将开着比以往任何时候都消耗更多能源的重型钢铁汽车到处跑。我们的食物会变质,人们会生病,因为我们不能保证食物供应的安全。所以我们必须负责任,保持塑料的优点,同时去除其负面特性。”

可持续聚合物中心的学术合作伙伴包括明尼苏达大学;西北大学;加州大学伯克利分校;芝加哥大学;圣路易斯华盛顿大学;以及南达科塔大学。

康奈尔纪事报
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