科学家发明一种强度更高、可回收的塑料

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料新的可生物降解聚酯由于其出色的化学和生物降解能力以及令人印象深刻的机械性能，有可能被用作一种可持续的、环境友好的热塑性材料，可以很容易地被回收。常见的高密度聚乙烯（HDPE）是一种特别坚固和耐用的材料。它的热塑性能归功于其分子链的内部结构，这些分子链以结晶方式排列，由于范德华力而产生了额外的吸引力。这些分子链也是纯碳氢化合物。结晶性和碳氢化合物含量的结合意味着有能力降解塑料的微生物无法进入分子链将其分解。德国康斯坦茨大学的StefanMecking及其同事的研究小组现在已经开发出一种聚酯，它的结晶度与高密度聚乙烯相似，而且还保留了其有益的机械性能。与聚乙烯不同，聚酯还含有理论上可以被化学或酶降解的功能团。然而，在正常情况下，聚酯的结晶度越高（即与高密度聚乙烯越相似），它就越不容易被生物降解。该团队对他们发明的结晶聚酯在接触到酶时的降解速度感到惊讶。Mecking解释说："我们用自然环境中存在的酶测试了降解，它比我们的参考材料快一个数量级。不仅仅是酶溶液降解了该材料：土壤微生物也能够完全堆肥该聚酯。"但究竟是什么让这种聚酯纤维具有如此特殊的生物降解性呢？研究小组能够确定乙二醇的重大贡献，乙二醇是聚酯的组成成分之一。Mecking补充说。"这种构件实际上在聚酯中非常常见。它提供了高熔点，但它也增加了这些类似聚乙烯材料的降解性"。由于其良好的化学和生物降解性，再加上其机械性能，这种新的聚酯可以作为一种可回收的热塑性材料找到应用，对环境的影响最小。Mecking补充说，最终目标是进行闭环化学回收，将塑料分解成原材料并生产新塑料。该团队设计的这种塑料的额外好处是，如果有任何材料在这个闭环中进入环境，它们可以进行生物降解，不会留下持久的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345227.htm

科学家展示可按需生物降解和可回收的印刷电路

科学家展示可按需生物降解和可回收的印刷电路据NewAtlas报道，旧的电子产品很难回收，这意味着它们堵塞了垃圾填埋场，同时也锁住了有价值的金属。现在，科学家们已经展示了可按需降解的印刷电路，使其材料恢复到可再利用的形式。当我们中的许多人每隔一两年就追寻新手机的兴奋时，电子产品的浪费问题只会越来越多。许多这些设备在建造时并没有考虑到可回收性，而且很难从中提取金和银等贵金属进行再利用。相反，这些电子垃圾的大部分最终被填埋，在那里它们会向环境中浸出有毒的化学物质。一个不断增长的研究领域是所谓的瞬态电子产品--那些在一定时间后或遇到特定触发因素（如热或水）时自然溶解的电子产品。这些不仅可以帮助减少电子垃圾，而且可以使人体或环境中的传感器在完成工作后进行生物降解。在这项新的研究中，伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员已经开发并演示了印刷电路，它可以根据需要分解成可重复使用的材料，包括贵金属。新的设计建立在该团队以前的工作基础上，他们创造了嵌入酶的可生物降解塑料，这些酶将在热水或土壤中分解材料的聚合物链，在几天内降解塑料。一种名为RHP的分子将酶分散到塑料内的团块中，这使它们不会过早地破坏材料。这一次，研究人员调整了配方，使用廉价的酶的“鸡尾酒”，以简化生产和降低成本。他们用可生物降解的塑料作为基材，并在其上印制了由导电油墨制成的电子电路。这是由银片或碳黑颗粒组成的，以提供导电性，聚酯粘合剂将其全部固定在一起，而酶“鸡尾酒”通过降解粘合剂最终将整个东西解开。该小组测试了电路的整个拟议生命周期。首先，他们在正常条件下将它们存放在抽屉里七个月，暴露在温度和湿度的日常波动中。然后，他们在一个月内连续对它们进行了电流测试。研究小组说，储存的电路与全新的电路一样好用，表明它们没有开始过早地退化。最后，研究人员测试了它们的生物可降解性。他们让它们在温水中放置几天，发现在72小时内，银粒子与聚合物分离，聚合物已经分解成单体。该团队说，94%的银可以被回收，单体也可以被回收。该团队还在一系列其他材料上测试了可生物降解的导电墨水，如柔性塑料和布，并发现它在所有情况下仍可作为电路使用。这可能使它对可穿戴设备很有用。该团队说，下一步是创建一个可生物降解的整个微芯片。这项研究发表在《先进材料》杂志上。该团队在下面的视频中描述了这项工作。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310431.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310431.htm

新型生物塑料吸管在海洋中的降解速度比纸还快

新型生物塑料吸管在海洋中的降解速度比纸还快世界卫生组织国际研究所（WHOI）的一项研究表明，一些可生物降解吸管在海洋环境中可在16周内降解50%，是传统塑料的可持续替代品，有助于减少海洋污染。吸管是海岸线上最常见的塑料垃圾之一。随着塑料产品的生产、消费和处理不断增加，科学家和制造商们正在开发替代材料，这些材料既能发挥同样的功效，又不会加剧持续的环境塑料污染。但并非所有塑料都是一样的--不同的制造商有不同的基础聚合物配方（如聚乳酸（PLA）和聚丙烯（PP））和化学添加剂。这意味着不同的塑料配方在环境中的表现不同，在海洋中的分解速度也不同。伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的科学家们一直在努力量化各种塑料制品的环境寿命，以回答一个悬而未决的问题：吸管在海洋中的寿命有多长？吸管是最常见的海洋垃圾来源之一。研究人员说，我们对塑料在海洋中的持续时间缺乏确切的了解，但科学支持放弃使用这种材料。图片来源：BryanJames/©伍兹霍尔海洋研究所吸管降解的测试和结果在发表于《美国化学学会可持续化学与工程》（ACSSustainableChemistry&Engineering）的一篇新论文中，世界卫生组织（WHOI）的科学家科林-沃德（CollinWard）、布莱恩-詹姆斯（BryanJames）、克里斯-雷迪（ChrisReddy）和孙彦辰（YanchenSun）将不同类型的塑料和纸质饮管进行了对比，看看哪种塑料在近海降解最快。他们与生物塑料制造公司伊士曼（Eastman）的科学家合作，后者为这项研究提供了资金、共同作者和材料。沃德说："我们对塑料在海洋中的寿命缺乏确切的了解，因此我们一直在设计测量这些材料降解速度的方法。事实证明，在这种情况下，有一些生物塑料吸管实际上降解得相当快，这是个好消息。"世卫组织环境系统实验室对不同类型材料制成的吸管进行了为期16周的降解观察。吸管放置的水箱中不断有来自玛莎葡萄园湾的海水流入。图片来源：RachelMann/©伍兹霍尔海洋研究所生物可降解吸管的发展前景他们采用的方法是将八种不同类型的吸管悬浮在马萨诸塞州玛莎葡萄园湾持续流动的海水中。这种方法还控制了温度、光照和其他环境变量，以模拟自然海洋环境。在16周的时间里，对所有吸管的降解迹象进行了监测，并对吸管上生长的微生物群落进行了特征描述。詹姆斯说："我的兴趣一直是了解塑料的命运、持久性和毒性，以及我们如何利用这些信息设计出对人类和地球更有益的下一代材料。我们拥有独特的能力，可以在环境系统实验室的水箱中将海洋环境带到陆地上。它为我们提供了一个非常受控的天然海水环境。"他们测试了由CDA、聚羟基烷酸酯（PHA）、纸、聚乳酸和聚丙烯制成的吸管。在吸管浸没在水箱中的几周内，CDA、PHA和纸吸管降解了多达50%，预计在近海的环境寿命为10-20个月。聚乳酸和聚丙烯吸管则没有明显的降解迹象。吸管材料对环境的影响随后，科学家们比较了两种由CDA制成的吸管--一种是固体，另一种是泡沫，均由伊士曼公司提供。用泡沫CDA制成的吸管是一个原型，目的是观察增加表面积是否会加速分解。他们发现，泡沫吸管的降解速度比固体吸管快184%，因此预计的环境寿命比纸质吸管短。詹姆斯说："这种泡沫吸管的独特之处在于，它的预期使用寿命比纸质吸管短，但却保留了塑料吸管或生物塑料吸管的特性，"作者说，与纸质吸管相比，泡沫吸管有望成为传统塑料吸管的替代品，因为纸质吸管在海洋中会迅速降解，但却会因潮湿而影响用户体验。工业与环境视角"这项研究为吸管制造商在选择吸管材料时提供了明智、透明的数据，因而具有极大的价值。"伊士曼企业创新副总裁杰夫-卡贝克（JeffCarbeck）说："更重要的是，它让我们确信，基于CDA的吸管不会加剧持续的塑料污染，同时也表明吸管制造商致力于提供可持续产品，降低对海洋生物的风险。"塑料带来的持久挑战科学支持摒弃传统塑料材料。塑料污染会对人类和生态系统造成危害，塑料工业也是气候变化的主要因素之一，其整个生命周期内的温室气体排放量约占总排放量的4%至5%。在过去的50年里，塑料垃圾在全球海洋和海洋食物链中变得无处不在，因此，我们必须找到可持续利用、有助于从线性经济向循环经济转变、并能在意外泄漏到环境中时分解的新材料。"虽然有些人力主摒弃塑料，但现实情况是塑料将继续存在。我们正在努力接受这样一个事实，即这些材料将被消费者使用，然后我们可以与公司合作，尽量减少这些材料泄漏到环境中造成的影响，"Ward说。合作促进可持续解决方案"我们认识到测试、验证和了解基于CDA的产品的海洋降解的重要性，但缺乏必要的资源，"Carbeck说。"我们知道世卫组织海洋研究所拥有专业知识和设施，因此我们参与了应对这一挑战的合作努力。这种伙伴关系展示了产学合作在推进共同目标和产生积极影响方面的力量。"研究小组还发现，降解吸管上的微生物群落对每种吸管材料来说都是独一无二的。然而，尽管化学结构大相径庭，两种非降解吸管上的微生物群落却相同。这进一步证明，本地微生物正在降解可生物降解的吸管，而不可生物降解的吸管可能会在海洋中持续存在。沃德说："我们对塑料污染对海洋健康的影响的认识还很不确定，这主要是因为我们不知道这些材料的长期命运。他和研究团队的其他成员计划继续测量塑料材料的降解性，希望能为塑料行业的下一步发展提供指导。与材料制造商合作有很多优势，包括可以使用分析设施，了解和接触他们的材料，而这些是在自己的孤岛上工作所无法获得的。"我们试图优化他们的产品，使其在环境中降解，最终造福地球。"主要收获并非所有塑料制品都是一样的，有些塑料制品在海洋中的寿命比其他塑料制品长。世卫组织工业研究所的科学家们多年来一直致力于量化各种塑料制品的环境寿命，以确定哪些塑料制品在海洋中的寿命最短，哪些最长。为了确定哪些塑料制品会在海洋中持续存在，研究小组在重现自然海洋环境的大型水箱中对不同产品进行了测试。他们首先关注的是饮用水吸管，因为吸管是海滩清理中发现的最常见的塑料垃圾形式之一。作者发现，由二醋酸纤维素（CDA）、聚羟基烷酸酯（PHA）和纸制成的吸管在16周内降解了多达50%。它们都有独特的微生物群落，有助于分解材料。伊士曼公司用发泡CDA制作的原型吸管比固体吸管降解得更快，这意味着改变吸管的表面积可以加快降解过程。科学支持摒弃持久性塑料，因此，确保新材料在泄漏到环境中时能够分解，并且不会进一步污染海洋就变得更加重要。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435812.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435812.htm

易回收和可堆肥 - 研究人员发明一种具有优良机械稳定性的新型塑料

易回收和可堆肥-研究人员发明一种具有优良机械稳定性的新型塑料塑料是由一个或几个化学基本模块的长链组成，即所谓的单体。以高结晶度和防水性为特征的塑料，因此在机械上具有高弹性和稳定性被广泛使用。一个著名的例子是高密度聚乙烯（HDPE），其基本模块由非极性碳氢化合物分子组成。一方面可能是有利的应用特性，但也可能有不利的影响。回收这些塑料和回收基本模块是非常耗能和低效的。此外，如果这种塑料泄漏到环境中，其降解过程是非常漫长的。为了克服塑料的稳定性和生物降解性之间的这种所谓的不相容性，Mecking和他的团队在他们的材料中插入了化学"断点"。他们已经表明，这大大提高了类似聚乙烯的塑料的可回收性。然而，良好的生物降解性并不能自动保证。Mecking解释说："塑料经常获得高弹性，因为它们是以密集的结晶结构排列的，结晶性与水的排斥性相结合，通常会强烈地减速生物降解过程，因为它损害了微生物对断裂点的接触。"然而，这并不适用于研究人员发明的新塑料。结晶而又可堆肥这种新的塑料即聚酯-2,18，由两个基本模块组成：一个拥有两个碳原子的短二元醇单元和一个有18个碳原子的二元羧酸。这两个模块都可以很容易地从可持续的来源获得。例如，作为塑料主要成分的二羧酸的起始材料来自可再生资源。聚酯的特性类似于高密度聚乙烯：例如，由于其结晶结构，它同时表现出机械稳定性和耐温性。同时，第一次可回收性实验表明，在相对温和的条件下，这种材料的基本模块可以被回收。这种新的塑料还具有另一个相当出人意料的特性：尽管它的结晶度很高，但它是可生物降解的，正如实验室的天然酶实验和工业堆肥厂的测试所显示的那样。在实验室的实验中，几天之内，聚酯就被酶降解了。堆肥厂的微生物需要大约两个月，因此这种塑料甚至符合ISO堆肥标准。"我们也对这种快速降解感到惊讶，"Mecking说，他补充道。"当然，我们不能将堆肥厂的结果一对一地转移到任何可想象的环境条件中。但它们确实证实了这种材料确实是可生物降解的，并表明如果它无意中被释放到环境中，它的持久性要比高密度聚乙烯等塑料低得多。"这种聚酯的可回收性和它在不同环境条件下的生物降解性现在都有待进一步研究。Mecking认为这种新材料可能会有一些应用，例如在3D打印或包装箔的生产中。此外，还有更多令人感兴趣的领域，例如将结晶性与可回收性以及磨损颗粒的降解或类似材料的损失结合起来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341607.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341607.htm

航天热媒炉在新疆大型生物降解树脂项目成功运行

航天热媒炉在新疆大型生物降解树脂项目成功运行中国航天科技集团消息，近日，中国航天科技集团有限公司六院北京11所研制的热媒炉在新疆一公司24万吨聚酯类生物降解树脂项目成功运行。该项目是新疆维吾尔自治区重大建设项目，也是昌吉国家高新区迄今为止投资额度、建设规模最大的项目，主要产品包括多种全生物降解树脂，市场前景良好。该所热媒炉在该项目的成功运行，进一步提高了其在生物降解树脂领域以及新疆维吾尔自治区的市场竞争优势。

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MichaelBurkart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（RobertPomeroy）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（StephenMayfield）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424976.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424976.htm