由于其作为温室气体(GHG)和引起地球温度上升（这种现象被称为全球变暖）的角色，二氧化碳是在大众媒体中最热门的分子。二氧化碳被普遍认为是一种惰性分子，因为它是任何燃烧过程、或化学或生物细胞代谢(平均每人每天呼出二氧化碳约0.9kg)的最终产物。大量的二氧化碳促使科学家们设想将它作为一种有用的原料用于化学品和塑料的合成，而不是仅仅作为排放废物。

    传统上，二氧化碳被用于众多的应用，如碳酸软饮料的制备，作为食品工业中酸度调节剂，工业制备合成尿素、灭火器等。今天，由于来源于能源生产、运输和工业生产的二氧化碳在大气中持续积累，科学家们和技术专家更密切地关注不同的替代品来减少废气排放，正在探索使用二氧化碳作为用于化学品生产的直接原料的可能性，首例成功的例子已经实现。

    地球上碳循环能够从大气中回收二氧化碳返回生物圈，在过去的数十万年里地球保持几乎不变的二氧化碳浓度水平。该碳循环每年大约固定2000亿吨的二氧化碳，而人为二氧化碳每年约占70亿吨（碳循环固定二氧化碳的3%-4%）。即使这看起来数量还较小，但必须记住：这种过剩的二氧化碳在大气中年复一年地一直积累。事实上，二氧化碳浓度从前工业化时代的280ppm已上升到近400ppm。

    近年来不同的工艺已经被授予专利权，目前它们用于从煤炭、石油或天然气的废气或从生物质发电厂来回收二氧化碳。这些回收的-氧化碳可以存储于天然洞穴中，用于提高石油采收率(EOR)，或用于化工原料。大量的二氧化碳的可利用性引发全球不同的研究项目，旨在寻找高附加值用途，否则是一种污染物。

    二氧化碳制塑料

    谈到二氧化碳和塑料问题时，有许多不同的策略旨在从二氧化碳直接衍生的分子或使用二氧化碳结合单体（可以是传统的化石基或生物基的化学物质）制得握料。此外，根据其结构，最终的塑料可以是可生物降解的，或不可生物降解的。已经存在的二氧化碳衍生的塑料中值得注意的是聚碳酸亚丙基酯、聚碳酸亚乙基酯(PEC)、聚氨酯和许多有前途的仍在实验室中的其他塑料。

    聚碳酸亚丙基酯

    聚碳酸亚丙基酯(PPC)是第一个引人注目的使用二氧化碳制备的塑料实例。PPC是通过二氧化碳与环氧丙烷(PO)交替聚合而获得。世界范围内PPC产量正在增长，预计这一趋势还不会改变。

    PPC最初是由Inoue公司40年前开发的，但现在才得到重视。PPC中二氧化碳质量分数为43%，且是可生物降解的。PPC显示出高温稳定性、高弹性和透明度及记忆效应。这些特征开辟了PPC广泛的应用范围，包括广泛的用途，如包装薄膜和泡沫、用于脆性塑料的分散体和软化剂。北美Novomer公司和Empower材料公司、挪威Norner公司和韩国SK创新公司正在努力开发和生产PPC。

    今天，PPC是一种能够同时具备几种优点的高质量标准的塑料。进一步考虑，在未来，当PO将从二氧化碳转变过来的甲醇产生时，PPC将可100%从回收的二氧化碳衍生获得，这使得它对最终的消费者很有吸引力。

    PPC也是一种可生物降解的聚合物，显示出良好的堆肥性质，在户外露天也是可生物降解的。这些属性结合43%或100%的回收二氧化碳，可有助于塑料工业的发展，旨在社会、环境和经济三大支柱的可持续性。

    PPC的另一大优势是其类似于许多现有塑料的热塑性性能；其与其他聚合物相结合的可能性；及其以填充物方式使用。此外，PPC的成型或挤压不需要特殊定制机器，因此这方面有助于使PPC成为一种“随时可用”的许多现有塑料的代替品。

    PPC也是一种良好的生物塑料增塑剂。许多生物塑料，例如聚乳酸(PLA)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)使用时太易脆，因此在许多应用中只能与添加剂结合使用。现在可有一种新的选择，通过PPC号PLA或PHA的结合能够涵盖扩展的材料特征。这可使材料保持可生物降解和半透明，且它可以使用普通机器进行加工，不会产生任何新的麻烦。

    必须指出，对于PPC，给出一个明确的分类是不容易的、但它更多地属于一个灰色地带的定义。正如上面所讨论的，它或者可以从废气回收的二氧化碳和传统的环氧丙烷制备，在这种情况下，虽然不可定义为“生物基”产品，对其43%的回收的=氧化碳和其完全可生物降解性仍是引人注目的。在理论上，它也能够使用从生物质燃烧中回收的二氧化碳生产，因此根据官方的生物基产品定义ASTM D6866被列为43%生物基产品。正如上面已经提到的，如果PO能够由生物基丙烯氧化生产，那么它可以被称为57%生物基产品或100%生物基产品（如果二氧化碳和PO都是生物基产品）。未来随着越来越多不同的塑料和化学品将来自回收的二氧化碳，为了不使消费者迷惑，他们需要一个新的分类和定义，如“回收的二氧化碳”。

    PEC和多元醇

    聚碳酸亚丙基酯不是最近进入市场的唯一的塑料。其他引人注目的例子是由二氧化碳生产PEC和聚氨酯。Novomer公司拥有从环氧乙烷和二氧化碳获得PEC的专有技术，类似于PPC的生产工艺，PEC是质量分数为50%的二氧化碳产品，在许多应用中可取代和改进目前市场上传统的石油基塑料。PEC塑料显示出良好的氧气阻隔性能，使它可用于食品包装应用的阻隔层。相比于阻隔树脂乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和聚偏二氯乙烯(PVDC)，PEC作为阻隔层有显著改善环境的足迹优势。

    Bayer材料科学公司在国际化学工程和生物技术展会(ACHEMA)上展示了聚氨酯。块，它是由二氧化碳多元醇制备的。二氧化碳可替代使用的一些矿物油。预计2015年开始将工业生产泡沫用于床垫和冰箱及建筑的绝缘材料。值得注意的是Bayer材料科学公司使用的二氧化碳是在褐煤发电厂捕获的，从而有助于降低温室气体排放。

    实现二氧化碳经济

    这些例子，与不同企业和国家研究项目强大的研究成果结合，正揭示一个未来：人们将可能实现一个真正的“二氧化碳经济”；二氧化碳将被视为一种有价值的原料，而不是化石燃料为基础的现代生活方式的不可避免的灾祸。实现这样的愿景步骤已经准备就绪。人造光合作用(APS)的概念是一个值得注意的例子（见图）。

    这一化工生产领域将致力于使用从化石燃料燃烧设备重新捕获的二氧化碳，或从大气中获取二氧化碳与水和阳光一起获得通常定义的“太阳能”燃料-主要是甲醇或甲烷。

    “燃料”这个词被广义使用：它不仅指用于运输或发电的燃料，而且指化学和塑料工业的原料。但研究也关注其他化学物质，例如甲酸，的直接形成。模仿自然光合作用研究成果将达到这样一种程度，甚至葡萄糖或其他可发酵的碳水化合物都是可能预见的产品。记住这一点，由APS产生的碳水化合物，将用于后续生物技术发酵以获取几乎任何所需的化学物质或生物塑料（如PLA、PHB和其他），这一愿景比预期更能早些时候成为现实。

    松下公司的首例全功能的人造光合作用设备方案，表明，相同的光合植物效率及可以从水、阳光和二氧化碳中产生甲酸；甲酸是许多工业过程中必需的一种大宗化学品。

    可以得出这样的结论：就原材料供应和气候保护而言，人造光合作用和现代化学将为人们提供把化工和塑料产业转变成真正可持续的产业的机会。从现今化学到由二氧化碳获得分子和产品的技术转变对人类经济的发展带来真正的机会，将创建新的市场并提高环境质量，这里的二氧化碳是由废气回收的或甚至来自大气。如果这个目标能达到，人类将能够通过先进的经济将高生活标准延伸到全世界，没有典型的与经济增长有关的负面环境副产物。