生物基尼龙

刘玉飞 王艳平

从牙刷到袜子再到电器，提起尼龙，我们并不陌生。它来到这个世界将近100年，却始终伴随着难以消散的污染。而现在，用我们常见的植物油、葡萄糖、植物秸秆都能制造出更绿色、更环保的生物基尼龙。

“脱胎换骨”的新型尼龙

自古以来，人类就知道从大自然中获取纤维材料。亚麻、棉纱、麻绳来自植物，羊毛、丝绸则来自动物，它们都是天然纤维。当人类开始模仿桑蚕吐丝，用化学合成的方法生产纤维，便诞生了世界上第一种合成纤维——尼龙。

尼龙，学名聚酰（xiān）胺（àn），其出现为高分子化学学科奠定了理论基础。因具有耐磨、耐腐蚀、柔韧、吸湿、质量轻等特性，自工业化以来，尼龙被广泛应用于机械、纺织、电子电器等领域。

传统尼龙被称作石油基尼龙，因为制作它的原料来自不可再生的石油资源。不仅如此，其生产过程中还会排放大量的废水和温室气体。化石能源日益枯竭、全球变暖日渐加剧，因此，科研人员发明出了更加节能环保的生物基尼龙。

生物基尼龙这个大家庭的种类很多，根据其原料及聚合方式的不同有各自的名字。密度更小、吸水性更低的生物基尼龙12，不仅可以为庞大的汽车“减重”，还能让牙刷保持不变形；完全诞生于蓖麻油的生物基尼龙11，已经应用于汽车零部件、食品包装、3D打印等领域；富有弹性和吸水性的生物基尼龙56，正改变着服装领域，还成了保护人们生命的安全气囊。

 生物基尼龙的生产流程示意图（绘图/闫丽真）

 传统尼龙纤维的生产过程（绘图/闫丽真）

于植物中凝聚

生物基尼龙就像植物一样，可以从各种生物资源中“长”出来。将小麦、水稻、玉米等植物的秸秆浸入水中，再放入一些特定的菌株进行发酵，这些菌株在发酵过程中不断代谢，产生新的物质。将发酵后得到的物质分离纯化（常见的分离纯化方法包括过滤、蒸馏、萃取等，可以将混合物中的不同成分分离出来），可以得到二元羧（suō）酸和二元胺。

二元羧酸与二元胺反应，会产生尼龙盐（为白色针状结晶，是生产尼龙的重要原料），尼龙盐不断聚合，最终变为高分子的生物基尼龙。部分种类的生物基尼龙还可以降解，再次回到这个循环之中。生物基尼龙就这样在循环之中改变着人们的生活。

目前，很多生物基尼龙的生产过程中还有化工产品的身影，但它们已经在悄悄改变着二氧化碳的排放量。未来，它们会与植物和微生物共存，成为“碳中和”的先锋军。

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“数”出它们的名字——二元羧酸与二元胺

二元羧酸与二元胺是生产尼龙的重要原料，而它们的名字是“数”出来的。

分子中含有羧基的化合物被称为羧酸，它离我们的生活并不遥远，藏身于醋中的醋酸便是羧酸中的一员。羧基由1个碳原子、2个氧原子和1个氢原子组成，化学物质中含有1个羧基的是一元羧酸，含有2个羧基的便是二元羧酸。

二元胺的名称由来与二元羧酸相似。氨是一种味道极其难闻的化合物，有3个氢原子和1个氮原子。将其与碳氢化合物进行反应后，它的氢原子会被置换掉，产生的新物质便是胺类。化学物质中含有1个胺基的是一元胺，含有2个胺基的便是二元胺。

（責任编辑 / 牛一名    美术编辑 / 韦英章）