加州大学研发植物基聚合物 可在七个月内降解消失

加州大学研发植物基聚合物 可在七个月内降解消失 寻找传统石油基塑料和微塑料的可行替代品从未像现在这样重要。加州大学圣迭戈分校的科学家和材料科学公司 Algenesis 的最新研究表明，他们的植物基聚合物能在七个月内完成生物降解，即使是微塑料级别的生物降解。这篇论文发表在《自然-科学报告》上，其作者都是加州大学圣地亚哥分校的教授、校友或前研究科学家 。"我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们对环境和健康影响的了解还只是皮毛，"论文作者之一、Algenesis 公司联合创始人、化学与生物化学教授 Michael Burkart 说。"我们正试图为已经存在的材料寻找替代品，并确保这些替代品在使用寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集。这并不容易。"论文的另一位作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说："大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解，我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其进行测量。"波默罗伊也是化学与生物化学教授和 Algenesis 公司的共同创始人之一。为了测试其生物降解性，研究小组将其产品研磨成细微颗粒，并使用三种不同的测量工具来确认，当将其放入堆肥中时，这种材料正在被微生物消化。第一个工具是呼吸计。当微生物分解堆肥材料时，它们会释放二氧化碳（CO2），呼吸计会对其进行测量。这些结果与纤维素的分解进行了比较，纤维素被认为是 100% 生物降解性的行业标准。植物基聚合物的生物降解率几乎达到了纤维素的 100%。定义：可生物降解：能够在生物体的作用下迅速分解。如果某样东西被标注为可生物降解，并不意味着它能在合理的时间内或在所有环境中降解。微塑料：长度在 500 微米至 5 毫米之间的塑料碎片。关于微塑料及其对环境和人类健康的影响，还有很多未知数。聚合物： 大分子：由较小的重复分子（称为单体）组成。所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的粒子计数显示，随着时间的推移，EVA 几乎没有生物降解，而 TPU 在第 200 天时已基本消失。接下来，研究小组使用了水漂浮法。由于塑料不溶于水且会漂浮，因此很容易从水面上舀起。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的石油基微塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。另一方面，90 天后，只有 32% 的藻类微塑料被回收，这表明超过三分之二的藻类微塑料已经生物降解。200 天后，只有 3% 的微塑料被回收，表明 97% 的微塑料已经消失。最后一项测量是通过气相色谱/质谱仪（GCMS）进行化学分析，检测到了用于制造塑料的单体的存在，表明聚合物正在被分解为其起始植物材料。扫描电子显微镜进一步显示了微生物如何在堆肥过程中定植于可生物降解的微塑料中。论文共同作者、生物科学学院教授兼 Algenesis 公司联合创始人斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说："这种材料是第一种 在使用过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案，也是一种不会让我们生病的塑料 。"在通往可行性的漫长道路上，创造石油基塑料的环保型替代品只是其中的一部分。目前的挑战是如何将这种新材料用于原本为传统塑料制造的现有生产设备上，而 Algenesis 公司在这方面正在取得进展。他们已与多家公司合作，生产使用加州大学圣地亚哥分校开发的植物基聚合物的产品，包括用于涂层织物的特瑞堡公司和用于生产手机壳的犀牛盾公司。Burkart 表示："当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们希望给人们带来希望，这是可能做到的。" ... PC版： 手机版：

突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环

突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环 微塑料是从日常塑料制品中脱落的微小、几乎不可破坏的碎片。随着我们对微塑料的了解越来越多，情况也越来越糟。我们已经在海洋和土壤中发现了大量的微塑料，现在我们又在最不可能的地方发现了它们：我们的动脉、肺部甚至胎盘。微塑料需要 100 到 1000 年的时间才能分解，与此同时，我们的地球和身体每天都在受到这些材料的污染。寻找传统石油基塑料和微塑料的可行替代品从未像现在这样重要。加州大学圣迭戈分校的科学家和材料科学公司 Algenesis 的最新研究表明，他们研制的植物基聚合物能在七个月内完成生物降解，即使是微塑料级别的生物降解。这篇论文发表在《科学报告》杂志上，其作者都是加州大学圣地亚哥分校的教授、校友或前研究科学家。"我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们对环境和健康影响的了解还只是皮毛，"论文作者之一、Algenesis 公司联合创始人、化学与生物化学教授 Michael Burkart 说。"我们正试图为已经存在的材料寻找替代品，并确保这些替代品在使用寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集，这并不容易。"论文的另一位作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说："大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解，我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其进行测量。他同时也是化学与生物化学教授和 Algenesis 公司的共同创始人。为了测试其生物降解性，研究小组将其产品研磨成细微颗粒，并使用三种不同的测量工具来确认，当将其放入堆肥中时，这种材料正在被微生物消化。第一个工具是呼吸计。当微生物分解堆肥材料时，它们会释放二氧化碳（CO2），呼吸计会对其进行测量。这些结果与纤维素的分解进行了比较，纤维素被认为是 100% 生物降解性的行业标准。植物基聚合物的生物降解率几乎达到了纤维素的 100%。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的颗粒计数显示，随着时间的推移，EVA 几乎没有生物降解，而 TPU 在第 200 天时已基本消失。资料来源：Algenesis 公司接下来，研究小组使用了水漂浮法。由于塑料不溶于水且会漂浮，因此很容易从水面上舀起。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的石油基微塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。另一方面，90 天后，只有 32% 的藻类微塑料被回收，这表明超过三分之二的藻类微塑料已经生物降解。200 天后，只有 3% 的微塑料被回收，表明 97% 的微塑料已经消失。最后一项测量是通过气相色谱/质谱仪（GCMS）进行化学分析，检测到了用于制造塑料的单体的存在，表明聚合物正在被分解成最初的植物材料。扫描电子显微镜进一步显示了微生物如何在堆肥过程中定植于可生物降解的微塑料中。论文共同作者、生物科学学院教授兼 Algenesis 公司联合创始人斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说："这种材料是第一种在使用过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案。这实际上是一种不会让我们生病的塑料。"在通往可行性的漫长道路上，创造石油基塑料的环保型替代品只是其中的一部分。目前的挑战是如何将这种新材料用于原本为传统塑料制造的现有生产设备上，而 Algenesis 公司在这方面正在取得进展。他们已与多家公司合作，生产使用加州大学圣地亚哥分校开发的植物基聚合物的产品，包括用于涂层织物的特瑞堡公司和用于生产手机壳的犀牛盾公司。Burkart 表示："当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们希望给人们带来希望。这是可能的。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新型植物塑料释放的微塑料减少9倍

新型植物塑料释放的微塑料减少9倍 最新研究表明，植物基塑料在海洋环境中释放的微塑料远远少于传统塑料，这表明植物基塑料可能是一种更环保的选择。不过，要全面评估它们的影响，继续开展研究至关重要。最近的一项研究发现，一种新型植物基塑料材料在阳光和海水的作用下释放的微塑料比传统塑料少九倍。这项研究由朴茨茅斯大学和比利时法兰德斯海洋研究所（VLIZ）的研究人员共同完成，他们考察了两种不同类型的塑料在恶劣条件下的降解情况。一种由天然原料制成的生物基塑料材料在强烈的紫外线和海水中暴露 76 天（相当于欧洲中部地区 24 个月的日晒）后，其耐受性优于由石油衍生物制成的传统塑料。该大学机械与设计工程学院的机械工程学教授、Revolution Plastics 的成员 Hom Dhakal 说："生物基塑料作为传统塑料的替代品正受到越来越多的关注，但人们对其在海洋环境中造成微塑料污染的潜在来源知之甚少。"Hom Dhakal 教授。资料来源：朴茨茅斯大学"了解这些材料在极端环境中的表现非常重要，这样我们就能预测它们在海洋应用中（如建造船体）的工作情况，以及它们可能对海洋生物产生的影响。通过了解不同类型塑料对环境的影响，我们可以做出更好的选择来保护我们的海洋"。根据国际塑料海洋组织（Plastic Oceans International Organization）的数据，每天每分钟都有相当于一卡车的塑料被倒入海洋。当这些塑料垃圾暴露在环境中时，就会分解成小于 5 毫米的微粒。这些微粒被称为"微塑料"，已在大多数海洋生态系统中观察到，对水生生物构成严重威胁。Dhakal 教授解释说："我们希望将不可生物降解且难以回收利用的传统工业聚合物聚丙烯与可生物降解的聚合物聚乳酸（PLA）进行对比。尽管我们的研究结果表明，聚乳酸释放的微塑料较少，这意味着使用植物性塑料而不是油性塑料似乎是减少海洋塑料污染的一个好主意，但我们需要小心，因为微塑料仍然明显在释放，这仍然是一个令人担忧的问题。"研究还发现，释放出的微小塑料碎片的大小和形状取决于塑料的类型。与植物基塑料相比，传统塑料释放出的碎片更小，纤维状的形状也更少。Dhakal教授补充说："总的来说，我们的研究为了解不同类型塑料在环境压力下的行为提供了宝贵的见解，这对我们今后解决塑料污染问题非常重要。我们显然需要继续开展研究并采取积极措施，以减轻微塑料对海洋生态系统的影响。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1016/j.ecoenv.2024.115981 ... PC版： 手机版：

南洋理工大学研究人员发明人造"蠕虫肠道"吞噬塑料垃圾

南洋理工大学研究人员发明人造"蠕虫肠道"吞噬塑料垃圾 南洋理工大学的科学家们用不同的塑料食物喂养蠕虫，并从它们的肠道中提取微生物组，将它们放在烧瓶中培养，形成人工"蠕虫肠道"。图片来源：新加坡国立大学南洋理工大学土木与环境工程学院（CEE）和新加坡环境生命科学工程中心（SCELSE）的研究人员通过用塑料喂养蠕虫并培养其内脏中的微生物，展示了一种加速塑料生物降解的新方法。先前的研究表明，面包虫 - 通常作为宠物食品出售、因其营养价值而被称为"超级蠕虫"的黑甲虫的幼虫能够以塑料为食而存活，因为其肠道中含有能够分解常见类型塑料的细菌。然而，由于进食和虫体维持的速度较慢，将它们用于塑料处理一直不切实际。现在，南洋理工大学的科学家们展示了一种克服这些挑战的方法，他们分离出蠕虫的肠道细菌，利用它们来完成这项工作，而无需大规模繁殖蠕虫。(左起）南洋理工大学研究团队成员包括研究员 Sakcham Bairoliya 博士、曹斌副教授和研究员 Liu Yinan 博士。资料来源：新加坡国立大学南洋理工大学电子工程学院副教授、南洋环境科学与工程学院首席研究员曹斌说："一只蠕虫一生只能消耗几毫克的塑料，因此可以想象，如果我们要依靠它们来处理塑料垃圾，需要多少蠕虫。我们的方法将蠕虫从等式中剔除，从而消除了这种需求。我们的重点是提高蠕虫肠道中有用微生物的数量，并建立一个能够有效分解塑料的人工'蠕虫肠道'"。这项研究最近发表在《国际环境》杂志上，与南洋理工大学 2025 五年战略计划中促进创新并将研究成果转化为造福社会的实际解决方案的承诺相一致。开发人造蠕虫肠道为了开发他们的方法，南洋理工大学的科学家们给三组超级蠕虫喂食了不同的塑料食物高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）为期 30 天。对照组喂食燕麦片。北大科学家之所以选择这些塑料，是因为它们是世界上最常见的塑料之一，用于食品盒和洗涤剂瓶等日常用品。高密度聚乙烯是一种以抗冲击性强、不易分解而著称的塑料。在这些蠕虫内脏中发现的细菌可以分解塑料。资料来源：南洋理工大学在给蠕虫喂食塑料后，科学家从它们的肠道中提取了微生物组，并将它们放在装有合成营养物和不同类型塑料的烧瓶中培养，形成了人工"蠕虫肠道"。在室温下，让微生物组在烧瓶中生长六周。增加塑料降解细菌科学家们发现，与对照组相比，装有喂食塑料的蠕虫肠道微生物群的烧瓶中，塑料降解菌显著增加。此外，与直接喂给蠕虫的塑料上的微生物相比，在烧瓶中塑料上定植的微生物群落更简单，更适合特定类型的塑料。当微生物群落更简单且针对特定类型的塑料时，在实际应用中就有可能更有效地降解塑料。该研究的第一作者、中欧和东欧环境与工程学院研究员刘一楠博士说："我们的研究是首次成功尝试从喂食塑料的蠕虫肠道微生物组中培养塑料相关细菌群落。通过将肠道微生物组置于特定条件下，我们能够提高人工'蠕虫肠道'中塑料降解细菌的丰度，这表明我们的方法是稳定的，可以大规模复制。"研究人员说，他们的概念验证为开发利用蠕虫肠道微生物群处理塑料垃圾的生物技术方法奠定了基础。下一步，研究人员希望了解超级蠕虫肠道中的细菌如何在分子水平上分解塑料。了解这一机制将有助于科学家们在未来设计塑料降解细菌群落，从而高效地分解塑料。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

微生物的魔力：施加基因调整可释放出卓越的生物塑料

微生物的魔力：施加基因调整可释放出卓越的生物塑料 添加了超高分子量 LAHB 的乳酸断裂棒（左）在断裂面上出现明显的白色变色，这是增韧材料发生塑性变形的迹象。而纯聚乳酸（右图）则不会出现这种白化现象，这是材料变脆的标志。资料来源：Sangho Koh塑料是我们文明的标志。它是一系列可塑性极强（因此而得名）、用途广泛且经久耐用的材料，其中大多数在自然界中具有持久性，因此也是一个重要的污染源。此外，许多塑料是用原油生产的，而原油是一种不可再生资源。全世界的工程师和研究人员都在寻找替代品，但目前还没有发现一种替代品既具有传统塑料的优点，又能避免传统塑料的问题。最有前途的替代品之一是聚乳酸，它可以从植物中生产，但质地较脆，降解性差。为了克服这些困难，神户大学田口诚一教授的生物工程师与可生物降解聚合物制造公司Kaneka Corporation决定将聚乳酸与另一种名为LAHB的生物塑料混合。不过，为了生产 LAHB，他们需要通过添加新基因和删除干扰基因，系统地操纵生物体的基因组，从而改造出一株能自然产生前体的细菌。工业生产需要很高的熔体张力，这可以通过材料在升温时的下垂程度来体现。添加了 LAHB 的聚乳酸（左图）比纯聚乳酸（右图）的下垂程度要小得多，这证明它是一种更好的可加工材料。资料来源：Sangho Koh现在，他们在科学杂志《ACS 可持续化学与工程》上报告说，他们可以创造出一种细菌塑料工厂，只用葡萄糖作为原料，就能生产出大量的 LAHB 链。此外，他们还表明，通过修改基因组，他们可以控制 LAHB 链的长度，从而控制塑料的性能。因此，他们能够生产出比传统方法长十倍的 LAHB 链，他们称之为"超高分子量 LAHB"。最重要的是，通过在聚乳酸中加入这种前所未有的长度的 LAHB，他们可以制造出一种材料，这种材料具有研究人员所追求的所有特性。与纯聚乳酸相比，这种高度透明的塑料具有更好的成型性和抗冲击性，而且在海水中一周内就能生物降解。田口对这一成果的评价是："通过将聚乳酸与 LAHB 混合，聚乳酸的多种问题可以一举克服，这种改性材料有望成为一种环境可持续的生物塑料，满足物理坚固性和生物降解性这两个相互矛盾的需求。"在乳酸中加入超高分子量的 LAHB 后产生的材料是一种高度透明的塑料：在印有"PLA/LAHB"字样的纸张前，几乎看不到圆形圆盘。资料来源：Sangho Koh然而，神户大学的生物工程师们的梦想更大。他们在这项工作中使用的细菌菌株原则上可以使用二氧化碳作为原料。这样就有可能直接从温室气体中合成有用的塑料。田口解释说："通过多个项目的协同作用，我们的目标是实现一种生物制造技术，将微生物生产和材料开发有效地联系起来。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

微型机器人游入海洋 捕捉微塑料和细菌

微型机器人游入海洋 捕捉微塑料和细菌 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 观看它们成群结队下水工作的视频：据《ACS Nano》杂志报道，研究人员制造出了微小的磁珠，它们能在受污染的水中成群飞舞，捕捉微塑料和细菌等污染物。微塑料的尺寸为 5 毫米或更小，这给塑料污染问题增添了另一个层面，因为动物可以吃这些微塑料，从而可能受到伤害，或将微粒带入食物链，最终进入人类体内。到目前为止，人们还不完全了解微塑料对人类健康的影响。然而，微塑料本身并不是唯一令人担忧的问题。这些碎片会吸引细菌，包括病原体，这些细菌也会被摄入。为了同时清除水中的微生物和塑料，马丁-普梅拉及其同事转而使用微型机器人系统，该系统由许多小部件组成，模仿自然界的鱼群（如鱼群）协同工作。为了清洁水源，研究人员设计了成群的微小球形机器人，它们可以收集细菌和小块塑料。资料来源：美国化学学会为了制造这种机器人，研究小组将带正电荷的聚合物股与磁性微粒连接起来，磁性微粒只有在暴露于磁场时才会移动。从磁珠表面辐射出来的聚合物链既能吸引塑料，也能吸引微生物。单个成品机器人的直径为 2.8 微米。当暴露在旋转磁场中时，机器人就会聚集在一起。研究人员发现，通过调整自组织成扁平集群的机器人数量，他们可以改变蜂群的运动和速度。为了清洁水源，研究人员设计了成群的微小球形机器人（浅黄色），它们可以收集细菌（绿色）和小块塑料（灰色）。来源：改编自 ACS Nano 2024，DOI: 10.1021/acsnano.4c02115在实验室实验中，研究小组通过在水箱中加入荧光聚苯乙烯珠（1 微米宽）和活跃游动的铜绿假单胞菌（可引起肺炎和其他感染），复制了环境中的微塑料和细菌。接下来，研究人员在水箱中加入微型机器人，并将其置于旋转磁场中 30 分钟，每 10 秒钟开关一次。机器人的浓度为每毫升 7.5 毫克，这是测试的四种浓度中最密集的一种，捕获了大约 80% 的细菌。同时，在相同的浓度下，游离塑料珠的数量也逐渐减少，因为它们被吸引到了微型机器人上。随后，研究人员用永久磁铁收集机器人，并使用超声波将附着在机器人上的细菌分离出来。然后，他们将去除的微生物暴露在紫外线辐射下，完成了消毒。当再次使用时，经过消毒的机器人仍能拾取塑料和微生物，尽管两者的数量都较少。研究人员指出，这种微型机器人系统为清除水中的塑料和细菌提供了一种很有前景的方法。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：