"作為化工材料可持續(xù)發(fā)展的一個重要方向，聚合物材料的生態(tài)化就是要從搖籃到墳?zāi)梗允贾两K實現(xiàn)環(huán)境友好；從原料的生態(tài)化開始，經(jīng)過聚合過程的生態(tài)化，一直到最終產(chǎn)品的生態(tài)化。"浙江大學(xué)工學(xué)部主任李伯耿教授就化工如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展表示。
李伯耿說，聚合物材料不僅性能和功能范圍廣，而且制造、加工與應(yīng)用的能耗都相對較低，其對金屬和無機非金屬材料的替代不僅是過去100年材料工業(yè)的發(fā)展主流，而且仍然是未來化工材料的發(fā)展趨勢。但傳統(tǒng)的聚合物生產(chǎn)依賴于石油、煤等礦物質(zhì)資源，先形成單體，再制成聚合物。可礦物質(zhì)資源有其自身的局限性，比如，生長周期漫長，終有一天會枯竭，且其開采、加工直接或間接地影響環(huán)境，會產(chǎn)生二氧化碳、酸雨及溫室氣體。加之近年來油價不斷上漲，因此，應(yīng)用生物質(zhì)資源和二氧化碳等可再生資源的呼聲不斷高漲。
李伯耿說，將生物質(zhì)制成聚合物單體，要求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)清晰、組成純凈。物理和化學(xué)方法一般能耗高、產(chǎn)率低，且過程污染較嚴重，因此往往作為生物轉(zhuǎn)化法的輔助手段。生物轉(zhuǎn)化的酶極為重要，隨著基因工程、細胞工程、酶工程技術(shù)的不斷發(fā)展，人類能夠制造出具有較高穩(wěn)定性和容忍性的微生物，并從中提取出所需要的酶。
目前，已批量生成的二氧化碳基聚合物包括：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。李伯耿指出，開發(fā)可活化二氧化碳反應(yīng)的催化劑體系是關(guān)鍵。此外，抑制副反應(yīng)和進一步提高性能也是有待解決的問題。
李伯耿說：“過程生態(tài)化的一個永恒的主題就是節(jié)能、環(huán)保，而相對其他化工過程，絕大多數(shù)聚合過程較為環(huán)保。”從綠色合成的基本原則和主要手段來考量，首先，聚合物生產(chǎn)過程基本都是管道化的；在溶劑的無害化方面，懸浮聚合、乳液聚合、水相沉淀聚合、液相本體聚合、氣相聚合技術(shù)等均已成熟，超臨界二氧化碳中的聚合反應(yīng)正在發(fā)展中；在原料無害化方面，非光氣法合成聚氨酯、聚碳酸酯也都已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。
在談到聚合過程的難點與重點時，他認為，聚合過程研究開發(fā)主要有兩個難點：首先是大多數(shù)聚合反應(yīng)是強放熱，但聚合反應(yīng)體系傳熱性能較差，往往制約了聚合過程效率；其次是聚合產(chǎn)物的分離與純化，聚合過程的能耗多來自于它。人們已經(jīng)在傳熱過程的強化、非均相聚合方面取得了大量的成果。他表示，用同樣的原料制成高性能、高附加價值的產(chǎn)品，廣義地說，也是節(jié)約資源。目前，產(chǎn)品的高性能化已經(jīng)成為聚合過程研究開發(fā)的重點。譬如，聚烯烴領(lǐng)域的相對分子質(zhì)量雙峰分布技術(shù)、反應(yīng)器內(nèi)合金化技術(shù)、多區(qū)流化床反應(yīng)器技術(shù)等。
產(chǎn)品的生態(tài)化是最后一個環(huán)節(jié)，較為典型的生態(tài)化聚合物產(chǎn)品包括生物可降解聚合物、粉末涂料、水性涂料、水性油墨等。李伯耿強調(diào)，生物可降解聚合物不等于生物基聚合物，因為生物基聚合物有一些是不可降解的。今后幾年，生物可降解聚合物的大發(fā)展還有賴于高性能化（共聚、結(jié)構(gòu)調(diào)控）、低成本化以及政府的大力支持。