科学家已开发出真正可生物降解的塑料

Plastic cutlery
A research team has found a way to make biodegradable plastics actually disappear, unlike ones that only claim to break down.Image: gricultural Research Service / Wikimedia Commons / CC0
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  • 典型塑料,即使是被称为可生物降解的塑料,在某些环境中也可能无法降解。

  • 自20世纪50年代以来,仅有6亿公吨塑料得到回收,而填埋或污染地球的塑料达49亿公吨。

  • 加州大学的研究人员发现了一种利用食塑酶使塑料消失的方法。

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)与加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的一个研究团队发现了一种方法,可使可生物降解的塑料真正消失。

尽管可生物降解塑料一直被吹捧为解决塑料污染的方案,但实际上它们并未达到宣传的效果。

“生物可降解性并不等同于可堆肥性,”该研究的合著者、加州大学伯克利分校高分子科学家许婷(Ting Xu)对《科学新闻》(Science News)表示,《科学新闻》。

但通过研究自然界,许婷及其团队开发出一种工艺,只需热量和水,在数周内即可真正分解可生物降解塑料。该研究成果周三发表于《自然》(Nature)杂志,可能会为塑料污染问题带来颠覆性的改变。《自然》。

“我们希望这种塑料能进入每一家杂货店,”许婷对《科学新闻》表示。

问题是什么?

自20世纪50年代以来,人类已丢弃63亿公吨塑料,却只回收了6亿公吨,致使49亿公吨塑料堆积在垃圾填埋场中,或以其他方式污染环境,《BBC未来》(BBC Future)报道称。塑料垃圾之所以成为问题,是因为它不会消解,而只会碎裂成被称为微塑料的更小颗粒,渗透到地球几乎每一个角落,也进入了我们的身体。

根据《伯克利新闻》和伯克利实验室的报道,可生物降解塑料本应解决这一问题,但其面临三大主要局限。

  • 它们会被错误分拣,并污染可回收塑料。

  • 它们最终被填埋在不适合塑料分解的环境中,因此与永久性塑料一样长期存在。

  • 即使进行堆肥,它们也无法完全降解,仍会在土壤中留下微塑料。

许婷对《科学新闻》表示,她曾在堆肥中发现所谓可生物降解的塑料。

“这比根本不让它们降解还要糟糕,”许婷说。

解决方案

为了制造能够真正消失的塑料,许婷及其团队研究了自然界。

“在自然界中,酶是大自然用来分解物质的工具——即使在我们死后,酶也会使我们的身体自然分解,”许婷对伯克利实验室表示。“因此,在这项研究中,我们问自己:‘酶如何能够使塑料生物降解,从而成为自然的一部分?’”

研究人员专注于一种名为聚乳酸(PLA)的聚酯,这种材料被广泛用于大多数可堆肥塑料。《伯克利新闻》解释了该工艺的运作方式:

新工艺是在塑料生产过程中将食聚酯酶嵌入塑料之中。这些酶受到一层简单的聚合物包裹的保护,该包裹可防止酶解开缠结而失去作用。当暴露于热量和水中时,酶会摆脱其聚合物外壳,开始将塑料聚合物啃食为其基本构件——以聚乳酸为例,将其还原为乳酸,乳酸可为堆肥中的土壤微生物提供养分。聚合物包裹层也会随之降解。

研究人员发现,他们改性的塑料中高达98%转化为小分子,且不留下任何微塑料。在室温下,这些塑料约一周后降解了80%。在工业堆肥条件下的高温环境中,塑料降解得更快。在温热的自来水中,它们也在几天后消失。

下一步是什么?

另一位研究合著者、加州大学伯克利分校前博士生Aaron Hall已创办一家公司,以推动这些塑料的商业化开发。

许婷还认为,该工艺可应用于不同类型的聚酯塑料以及各种回收难题,例如开发可堆肥的电子产品粘合剂。

“千禧一代思考这一问题并展开讨论,将有助于改变我们与地球互动的方式,这是件好事,”许婷对《伯克利新闻》表示。“看看我们丢弃的所有浪费品:服装、鞋子、手机和电脑等电子产品。我们从地球获取资源的速度,超过了我们归还资源的速度。不要回到地球去开采这些材料,而是利用你现有的一切,并将其转化为其他用途。”

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