生物塑料的反作用：纸杯和塑料杯一样同样对环境有毒性

生物塑料的反作用：纸杯和塑料杯一样同样对环境有毒性纸杯正在取代市场上的塑料杯。然而，这些所谓的"环保"替代品由于其塑料内衬，也可能对生物体有毒。图片来源：OlofLönnehed现在，你从街角的小卖部买来的拿铁咖啡都是用纸杯装的，有时甚至还有纸盖。但是，如果这种纸杯最终流入大自然，也会对生物造成危害。哥德堡大学的研究人员在一项测试不同材料制成的一次性杯子对蝴蝶蚊幼虫影响的研究中表明了这一点。"我们将纸杯和塑料杯放在潮湿的沉淀物和水中数周，并跟踪了解浸出的化学物质对幼虫的影响。"哥德堡大学生物与环境科学系环境科学教授贝塔妮-卡尼-阿尔姆罗斯（BethanieCarneyAlmroth）说："结果，所有杯子都对蚊子幼虫的生长产生了负面影响。"哥德堡大学环境科学教授BethanieCarneyAlmroth。图片来源：JohanWingborg纸杯的成分纸张既不耐油也不防水，因此用于食品包装材料的纸张需要经过表面涂层处理。这种塑料可以保护纸张不被手中的咖啡污染。如今，塑料薄膜通常由聚乳酸（PLA）制成，这是一种生物塑料。生物塑料是用可再生资源生产的（聚乳酸通常用玉米、木薯或甘蔗生产），而不是像目前市场上99%的塑料那样用化石燃料生产。聚乳酸通常被认为是可生物降解的，也就是说，在适当的条件下，它比石油基塑料分解得更快，但研究人员的研究表明，聚乳酸仍然可能有毒。"生物塑料在环境中、在水中无法有效分解。这些塑料可能会留在自然界中，由此产生的微塑料可能会被动物和人类摄入，就像其他塑料一样。"阿尔姆罗斯说："生物塑料所含的化学物质至少与传统塑料一样多。"食品包装对健康的潜在危害"塑料中的某些化学物质已知有毒，而其他化学物质我们还缺乏了解。与其他材料相比，纸质包装也存在潜在的健康危害，而且越来越普遍。我们通过与食物的接触接触到塑料和相关化学物质"。阿尔姆罗斯和她的研究同事在《环境污染》杂志的一篇科学文章中报告了他们的研究成果。在这篇文章中，他们阐述了为减轻塑料污染危机对环境造成的持续破坏和对我们健康的威胁而需要做出的重大转变。"第二次世界大战后，当一次性产品出现在市场上时，大规模的市场推广运动教导人们扔掉这些产品，这对我们来说是不自然的！现在，我们需要转变观念，摒弃一次性生活方式。在购买外卖咖啡时，最好自带杯子。"贝塔妮-卡尼-阿尔姆罗斯说。应对塑料污染的国际努力目前，联合国正在开展工作，世界各国正在通过谈判达成一项具有约束力的协议，以结束塑料在社会和自然界的蔓延。卡尼-阿尔姆罗斯教授是科学家委员会SCEPT（有效塑料条约科学家联盟）的成员，该委员会为谈判提供科学证据。该委员会呼吁迅速淘汰不必要的和有问题的塑料，并保持警惕，避免以一种不良产品取代另一种不良产品。"我们SCEPT呼吁在塑料行业内制定透明度要求，强制明确报告所有产品所含的化学物质，就像制药行业一样。但我们工作的主要目标是尽量减少塑料生产，"阿尔姆罗斯说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381293.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381293.htm

科学家将苍蝇变为可生物降解的塑料

科学家将苍蝇变为可生物降解的塑料研究人员在美国化学学会（ACS）秋季会议上展示了他们的研究成果。美国化学学会2023年秋季会议是一个混合会议，将于8月13-17日以虚拟和现场方式举行，大约有12000个关于各种科学主题的报告。"20年来，我的研究小组一直在开发将天然产品（例如从甘蔗或树木中获取的葡萄糖）转化为可降解、可消化且不会在环境中持久存在的聚合物的方法，"该项目的首席研究员KarenWooley博士说。"但是，这些天然产品是从同时用于食品、燃料、建筑和运输的资源中提取的。"于是，Wooley开始寻找没有这些竞争性用途的替代资源。她的同事杰弗里-汤姆柏林（JefferyTomberlin）博士建议她可以使用养殖黑兵蝇留下的废品，这是他一直在帮助发展的一个不断扩大的产业。这种苍蝇的幼虫含有多种蛋白质和其他营养成分，因此越来越多的人开始饲养这种未成熟的昆虫，作为动物饲料和消耗废物。然而，成虫在繁殖期结束后寿命很短，随后就会被丢弃。在汤姆柏林的建议下，这些成虫的尸体成了伍利团队新的起始材料。德克萨斯农工大学伍利实验室的研究生卡西迪-蒂贝茨（CassidyTibbetts）说："我们正在把一些垃圾变成有用的东西。"当蒂贝茨检查死苍蝇时，她确定甲壳素是其中的主要成分。这种无毒、可生物降解的糖基聚合物可以强化昆虫和甲壳类动物的外壳或外骨骼。制造商已经从虾壳和蟹壳中提取甲壳素用于各种用途，Tibbetts一直在使用乙醇漂洗、酸性脱盐、碱性脱蛋白和漂白脱色等类似技术，从昆虫尸体中提取和提纯甲壳素。她说，她从苍蝇身上获取的甲壳素粉可能更纯净，因为它没有传统产品的淡黄色和结块质地。她还指出，从苍蝇身上获取甲壳素可以避免对某些海鲜过敏的担忧。其他一些研究人员从苍蝇幼虫中分离出几丁质或蛋白质，但Wooley说，据她所知，她的团队是第一个使用废弃成蝇中的几丁质的团队。在蒂贝茨继续改进提取技术的同时，伍利实验室的另一名研究生郭宏明一直在将纯化的苍蝇甲壳素转化为一种类似的聚合物，即壳聚糖。他的方法是剥离甲壳素的乙酰基。这就暴露出了具有化学反应活性的氨基，这些氨基可以被官能化，然后交联。这些步骤将壳聚糖转化为有用的生物塑料，如超吸水性水凝胶，这是一种能吸水的三维聚合物网络。这种水凝胶能在一分钟内吸收47倍于其重量的水。Wooley说，这种产品有可能用于农田土壤，以吸收洪水，然后在随后的干旱期间缓慢释放水分。她解释说："在得克萨斯州，我们经常不是遭遇洪水就是遭遇干旱，所以我一直在想如何制造一种超吸水性水凝胶来解决这个问题。她说，由于这种水凝胶是可生物降解的，它应该会逐渐释放出其分子成分，作为农作物的养分。"今年夏天，研究小组将启动一个项目，将甲壳素分解成单体葡糖胺。然后，这些小糖分子将被用来制造生物塑料，如聚碳酸酯或聚氨酯，这些塑料传统上是用石油化工产品制造的。黑兵蝇还含有许多其他有用的化合物，该研究小组计划将其用作起始材料，包括蛋白质、DNA、脂肪酸、脂类和维生素。用这些化学构件制成的产品在丢弃时可以降解或消化，因此不会造成目前的塑料污染问题。Wooley对这一过程的愿景是使其符合可持续发展的循环经济理念。她说："最终，我们希望昆虫以废塑料为食物来源，然后我们再收获它们，收集它们的成分来制造新的塑料。因此，昆虫不仅是塑料的来源，而且还会食用废弃塑料"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377473.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377473.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

实验中的可生物降解玻璃在堆肥时可分解

实验中的可生物降解玻璃在堆肥时可分解生产过程开始时，在惰性气体环境中加热氨基酸或肽粉，超过其熔点，但不完全达到其分子分解温度。然后对熔化的材料进行过冷处理，使其冷却到低于其通常的冻结温度，而不至于冻结成固体。最后，材料被水浇灭，使其迅速转变为透明的固体状态，而不发生结晶。一份概述生产过程和玻璃质量的图示在实验室测试中，这种玻璃被发现表现出"出色的光学特性、良好的机械性能和灵活的可加工性"，后者指的是它可以很容易地被铸入商业模具或进行3D打印。重要的是，当玻璃碎片被堆肥时，土壤中的微生物在三周至7.5个月内将其分解，这取决于所使用的特定氨基酸或肽。小鼠研究还表明，这种玻璃在体内无害地进行生物降解，这表明它可以被用于药物分配植入物等应用，这些植入物在完成工作后不必被移除。首席科学家闫学海教授说："生物分子玻璃的概念，超越了商业使用的玻璃或塑料，可能是一个可持续发展的绿色生活技术的基础。然而，生物分子玻璃目前还处于实验室阶段，离大规模商业化还很远。"有关这项研究的论文最近发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350379.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350379.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

科学家通过人工光合作用利用阳光制造出可生物降解的塑料

科学家通过人工光合作用利用阳光制造出可生物降解的塑料利用太阳光为光氧化系统提供动力，丙酮酸和CO¬2被苹果酸脱氢酶和富马酸酶转化为富马酸由人工光合作用研究中心的YutakaAmao教授和大阪市立大学研究生院的研究生MikaTakeuchi领导的研究小组，已经成功地从二氧化碳中合成富马酸，这是一种塑料原料，这也是首次由阳光驱动来生成的材料。他们的研究结果发表在《可持续能源与燃料》上。富马酸通常是从石油中合成的，用作制造可生物降解塑料（如聚丁二酸）的原料，但这一发现表明，富马酸可以利用可再生的太阳能从二氧化碳和生物质衍生化合物中合成。"为了实现人工光合作用的实际应用，这项研究成功地使用了可见光-可再生能源-作为动力源，"Amao教授解释说。"在未来，我们的目标是收集气态二氧化碳，并通过人工光合作用直接合成富马酸"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343733.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343733.htm