- 來(lái)源：生物降解材料研究院
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- 發(fā)布時(shí)間：2024-06-21
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哥本哈根大學(xué)創(chuàng)造了一種由大麥淀粉與甜菜廢料纖維混合而成的生物友好型新材料——一種堅(jiān)固的材料，如果它最終進(jìn)入自然界，就會(huì)變成堆肥。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，研究人員希望他們的發(fā)明可以幫助遏制塑料污染，同時(shí)減少塑料生產(chǎn)的氣候足跡。
巨大的塑料島漂浮在我們的海洋中，它的微小顆粒存在于我們的身體中。塑料的耐用性、延展性和低成本使它們無(wú)處不在，從包裝到服裝再到飛機(jī)零件。但塑料也有缺點(diǎn)。塑料會(huì)污染自然，難以回收利用，并且其生產(chǎn)會(huì)排放更多的二氧化碳比所有空中交通的總和還要多。
現(xiàn)在，哥本哈根大學(xué)植物與環(huán)境科學(xué)系的研究人員發(fā)明了一種由改性淀粉制成的新材料，這種材料可以在自然界中完全分解，而且在短短兩個(gè)月內(nèi)就完成了。該材料由農(nóng)作物中的天然植物材料制成，可用于食品包裝等。
“我們的塑料垃圾存在一個(gè)巨大的問(wèn)題，回收似乎無(wú)法解決。因此，我們開(kāi)發(fā)了一種新型生物塑料，它比現(xiàn)有的生物塑料更堅(jiān)固，更耐水。同時(shí)，我們的材料是100%可生物降解的，如果它最終落在垃圾箱以外的地方，可以被微生物轉(zhuǎn)化為堆肥，“植物與環(huán)境科學(xué)系的Andreas Blennow教授說(shuō)。
全球只有約9%的塑料被回收利用，其余的要么被焚燒，要么在自然界中結(jié)束，要么被傾倒在巨大的塑料垃圾填埋場(chǎng)。
生物塑料已經(jīng)存在，但這個(gè)名字具有誤導(dǎo)性，Blennow說(shuō)。雖然今天的生物塑料是由生物衍生材料制成的，但實(shí)際上只有有限的部分是可降解的，而且只有在工業(yè)堆肥廠(chǎng)的特殊條件下才能降解。
“我覺(jué)得這個(gè)名字不合適，因?yàn)樽畛Ｒ?jiàn)的生物塑料類(lèi)型如果被扔到大自然中，就不容易分解。這個(gè)過(guò)程可能需要很多年，其中一些會(huì)繼續(xù)以微塑料的形式污染。需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)施來(lái)分解生物塑料。即便如此，其中只有非常有限的部分可以回收利用，其余的最終成為廢物，“研究人員說(shuō)。
來(lái)自大麥和制糖業(yè)廢料的淀粉
這種新材料是一種所謂的生物復(fù)合材料，由幾種自然分解的不同物質(zhì)組成。它的主要成分直鏈淀粉和纖維素在植物界中很常見(jiàn)。直鏈淀粉是從許多作物中提取的，包括玉米、土豆、小麥和大麥。
該研究小組與奧胡斯大學(xué)的研究人員一起成立了一家衍生公司，他們開(kāi)發(fā)了一種大麥品種，可以在其籽粒中產(chǎn)生純直鏈淀粉。這種新品種很重要，因?yàn)榕c普通淀粉相比，純直鏈淀粉在與水相互作用時(shí)變成糊狀的可能性要小得多。
纖維素是一種存在于所有植物中的碳水化合物，我們從棉和亞麻纖維以及木材和紙制品中了解它。研究人員使用的纖維素是一種所謂的納米纖維素，由當(dāng)?shù)氐闹铺菢I(yè)廢物制成。這些納米纖維素纖維比亞麻和棉纖維小一千倍，有助于提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。
“直鏈淀粉和纖維素形成長(zhǎng)而強(qiáng)的分子鏈。將它們結(jié)合起來(lái)，使我們能夠創(chuàng)造出一種耐用、靈活的材料，這種材料有可能用于購(gòu)物袋和我們現(xiàn)在用塑料包裹的商品包裝，“Blennow 說(shuō)。
新的生物材料是通過(guò)將原材料溶解在水中并將它們混合在一起或在壓力下加熱來(lái)生產(chǎn)的。通過(guò)這樣做，可以產(chǎn)生小的“顆粒”或芯片，然后可以對(duì)其進(jìn)行加工和壓縮成所需的形式。
到目前為止，研究人員只在實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)了原型。但根據(jù)Blennow的說(shuō)法，在丹麥和世界上許多其他地方開(kāi)始生產(chǎn)將相對(duì)容易。
“富含直鏈淀粉的整個(gè)生產(chǎn)鏈已經(jīng)存在。事實(shí)上，每年生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)噸純馬鈴薯和玉米淀粉，并被食品工業(yè)和其他地方使用。因此，對(duì)于這種材料的大規(guī)模生產(chǎn)，可以保證輕松獲得我們的大部分成分，“他說(shuō)。
可以減少塑料問(wèn)題
Blennow和他的同事們現(xiàn)在正在處理一項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)，一旦獲得批準(zhǔn)，就可以為生產(chǎn)新的生物復(fù)合材料鋪平道路。因?yàn)椋M管投入了大量資金來(lái)分類(lèi)和回收我們的塑料，但研究人員不相信它真的會(huì)成功。這樣做應(yīng)該被視為一種過(guò)渡技術(shù)，直到我們向化石基塑料告別。
“高效回收塑料絕非易事。塑料中的不同物質(zhì)必須彼此分離，塑料類(lèi)型之間存在重大差異，這意味著該過(guò)程必須以安全的方式進(jìn)行，以免污染物最終進(jìn)入回收塑料中。
“與此同時(shí)，國(guó)家和消費(fèi)者必須對(duì)塑料進(jìn)行分類(lèi)。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，我認(rèn)為我們不會(huì)成功。相反，我們應(yīng)該重新考慮利用性能像塑料一樣但不會(huì)污染地球的新材料，“布倫諾說(shuō)。
該研究人員已經(jīng)與兩家丹麥包裝公司合作，開(kāi)發(fā)食品包裝原型等。他還設(shè)想了這種材料的許多其他用途，例如汽車(chē)工業(yè)的汽車(chē)內(nèi)飾。雖然很難說(shuō)這種生物友好型大麥基塑料何時(shí)會(huì)上架，但研究人員預(yù)測(cè)，這種新材料可能會(huì)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)成為現(xiàn)實(shí)。
“我們已經(jīng)非常接近可以真正開(kāi)始與我們的研究團(tuán)隊(duì)和公司合作生產(chǎn)原型的地步。我認(rèn)為，在一到五年內(nèi)開(kāi)發(fā)出軟包裝和硬包裝的不同原型，如托盤(pán)、瓶子和袋子，這是現(xiàn)實(shí)的，“Blennow總結(jié)道。