- 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——一種堅固的材料,如果它最終進(jìn)入自然界,就會(huì )變成堆肥。從長(cháng)遠來(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)月內就完成了。該材料由農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,它比現有的生物塑料更堅固,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,因為最常見(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 )繼續以微塑料的形式污染。需要專(zhuān)門(mén)的設施來(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,因為與普通淀粉相比,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,由當地的制糖業(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械強度。
“直鏈淀粉和纖維素形成長(cháng)而強的分子鏈。將它們結合起來(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物袋和我們現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?!被蛐酒?,然后可以對其進(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)驗室中生產(chǎn)了原型。但根據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,對于這種材料的大規模生產(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和他的同事們現在正在處理一項專(zhuān)利申請,一旦獲得批準,就可以為生產(chǎn)新的生物復合材料鋪平道路。因為,盡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(zhù)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),國家和消費者必須對塑料進(jìn)行分類(lèi)。這是一項艱巨的任務(wù),我認為我們不會(huì )成功。相反,我們應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,但研究人員預測,這種新材料可能會(huì )在可預見(jiàn)的未來(lái)成為現實(shí)。
“我們已經(jīng)非常接近可以真正開(kāi)始與我們的研究團隊和公司合作生產(chǎn)原型的地步。我認為,在一到五年內開(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,這是現實(shí)的,“Blennow總結道。