不会产生微塑料的藻基塑料已通过测试

不会产生微塑料的藻基塑料已通过测试在一项新的研究中，加州大学圣地亚哥分校（UCSanDiego）和材料科学公司Algenesis的研究人员从另一个角度解决了这一问题，他们开发出了一种植物基聚合物，这种聚合物即使被研磨成微塑料，也能在7个月内完成生物降解。加州大学圣迭戈分校化学与生物化学教授、Algenesis公司联合创始人、该研究的作者之一MichaelBurkart说："我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们正试图为已经存在的材料找到替代品，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。"生物降解是微生物将聚合物分解成更简单分子的过程。它要求聚合物含有微生物产生的塑料降解酶可以接触到的化学键，并且这些微生物可以消耗聚合物分解释放出的分子。注意：所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。化学与生物化学教授、Algenesis联合创始人兼研究报告作者罗伯特-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。"多年前，波默罗伊、伯卡尔特和分子生物学教授斯蒂芬-梅菲尔德（StephenMayfield）的一个将藻类转化为燃料的项目演变成了开发高性能生物可降解聚氨酯的探索。鉴于塑料来自石油，而石油来自藻类，研究人员开始直接用藻油制造塑料。由此产生的藻类聚合物被称为TPU-FC1，用于制造世界上第一双可生物降解的鞋子，Pomeroy甚至写了一本关于他的藻基材料的书。在当前的研究中，研究人员使用装有80号砂纸的砂带机来生成包括TPU-FC1在内的各种材料的微塑料。每种材料都使用了不同的砂带机，以防止交叉污染。他们使用不同的方法来检测微生物是否消化了微塑料。首先，在与家庭堆肥相同的条件下，将微塑料放入天然含有微生物的堆肥中。90天后，堆肥样本的检查结果显示，TPU-FC1微颗粒减少了68%，而EVA微颗粒的数量几乎没有变化。200天后，TPU-FC1样品中的微塑料粒子数比开始时总体减少了97%（EVA粒子数没有变化）。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到200天时已基本消失。图/SC圣地亚哥研究人员使用一组相同的微塑料和堆肥样本来跟踪二氧化碳(CO2)含量，并使用呼吸计进行测量。当微生物分解堆肥时，它们会释放出二氧化碳气体。纯纤维素样品作为内部对照，用于监测背景"二氧化碳演化"，这是堆肥中微生物活性的一种测量方法。纤维素在45天内达到75%的二氧化碳进化量，表明堆肥具有足够的活性。与非生物降解材料的预期结果一样，EVA微颗粒在200天的实验中没有出现二氧化碳进化现象。TPU-FC1微塑料的生物降解效果显著，在200天的时间点上，二氧化碳进化达到76%。因此，呼吸测定法证实了TPU-FC1的生物可降解性，并证明生物降解的结果之一是将微塑料中的碳转化为二氧化碳。由于塑料不溶于水，会漂浮在水面上，很容易被舀出水面，因此研究小组接下来将微塑料加入水中进行测试。每隔90天和200天，几乎100%的EVA微型塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。相比之下，90天后，只有32%的TPU-FC1微颗粒被回收，200天后，只有3%的微颗粒被回收，这表明97%的微颗粒已经生物降解。对藻类塑料进行的化学分析检测到了用于制造塑料的单体，这表明聚合物已被分解为最初的植物材料。进一步分析发现，细菌能够将TPU-FC1用作碳源，并证实它们能够将其分解。该研究的另一位作者斯蒂芬-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我们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。"使用传统制造设备制造生物可降解塑料具有挑战性，但Algenesis公司正在取得进展。该公司已与特瑞堡（Trelleborg）合作生产涂层织物，并与犀牛盾（RhinoShield）合作生产手机保护壳。伯卡特说："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。"这项研究发表在《科学报告》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424661.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424661.htm

流行的"可堆肥"塑料在海洋中其实并不会分解

流行的"可堆肥"塑料在海洋中其实并不会分解这项研究强调了聚乳酸等纺织材料与纤维素纺织材料之间的区别，前者可以在有管理的工业环境中进行堆肥处理，而后者则能够在自然环境中进行生物降解。以石油为基础的塑料废物在海洋中的积累和持久性是海洋生物面临的主要生态问题之一。进入海洋的废弃水瓶等宏观塑料制品可能会以原来的形态存在几十年；即使它们分解成微小的碎片（称为微塑料），也不会被生物降解，而是成为无法消化的污染物，渗透到海洋中。主要作者Sarah-JeanneRoyer博士手持微塑料样本。图片来源：IyvonneKhoo,CC-BY4.0近年来，人们开发了一些替代品来取代油基塑料，目的是减少在制造塑料制品过程中使用的化石燃料，并在丢弃塑料制品时通过堆肥处理提供更环保的废物产品。最受欢迎的替代品之一是聚乳酸（PLA），这是一种乳酸聚合物，由糖和淀粉发酵而来。聚乳酸在大型堆肥中的高温下会分解成乳酸，但在低温条件下，聚乳酸并不能可靠或快速地分解成乳酸。为了研究聚乳酸在自然海洋环境中的去向，作者将聚乳酸样品、油基材料样品、纤维素基材料样品以及纤维素基材料和油基材料混合样品一起浸没在加利福尼亚州拉霍亚沿岸水域的笼子里。每周对样本进行一次检查，看是否有解体的迹象，并在几小时后将样本放回海洋。并非那么可生物降解-图解摘要。Royer等人，2023年，PLOSONE，CC-BY4.0实验室化学分析证实，基于纤维素的材料降解很快，不到一个月就降解了，纤维素在很大程度上是通过产生二氧化碳的生物过程分解的，而不是简单的机械磨损。相比之下，油基塑料、混合物和聚乳酸在14个月的实验中都没有出现降解迹象。"我们的结果表明，可堆肥性并不意味着环境降解，"Royer说。"将可堆肥塑料称为生物降解塑料是一种误导，因为这可能会让人认为这种材料会在环境中降解。聚乳酸基塑料必须在适当控制的设施中进行堆肥处理，才能发挥其作为油基塑料堆肥替代品的潜力。"作者还补充说："这项工作是为数不多的先驱研究之一，涉及不同材料类型（天然材料、全合成材料和生物基材料）在自然环境条件下和受控封闭系统中的生物降解性之间的可比性。这项研究表明，有必要进行标准化测试，以了解被宣传为可堆肥或可生物降解的材料（如聚乳酸）在自然环境中是否真的会生物降解。在这种情况下，担心超细纤维塑料污染的消费者应该了解情况，掌握相关知识，并注意自己购买的材料"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372333.htm

一种生活在海洋中的真菌可以分解塑料聚乙烯

一种生活在海洋中的真菌可以分解塑料聚乙烯塑料颗粒（红色）被海洋真菌Parengyodontiumalbum定殖。图片来源：AnnikaVaksmaa/NIOZ真菌Parengyodontium与其他海洋微生物一起生活在海洋塑料垃圾的薄层中。荷兰皇家海洋研究所(NIOZ)的海洋微生物学家发现，这种真菌能够分解塑料聚乙烯(PE)的颗粒，聚乙烯是海洋中含量最多的塑料。NIOZ的研究人员与乌得勒支大学、海洋清理基金会以及巴黎、哥本哈根和瑞士圣加仑的研究机构的同事合作。这一发现使这种真菌加入了一个非常短的塑料降解海洋真菌名单:迄今为止只发现了四种。人们已经知道有更多的细菌能够降解塑料。准确地跟踪降解过程研究人员在北太平洋的塑料污染热点地区寻找塑料降解微生物。从收集到的塑料垃圾中，他们通过在实验室中含有标记碳的特殊塑料上生长来分离海洋真菌。Vaksmaa:“这些所谓的13C同位素在食物链中仍然可追溯。它就像一个标签，使我们能够跟踪碳的去向。然后我们可以在降解产物中追踪它。”Vaksmaa对这一新发现感到兴奋:“这项研究在科学上的突出之处在于，我们可以量化降解过程。”在实验室里，Vaksmaa和她的团队观察到P.album对PE的分解速度约为每天0.05%。“我们的测量还表明，真菌在分解聚乙烯时不会使用太多来自聚乙烯的碳。P.album使用的大部分PE被转化为二氧化碳，真菌再次排出二氧化碳。”虽然二氧化碳是一种温室气体，但这一过程并不会带来新的问题:真菌释放的二氧化碳量与人类呼吸时释放的二氧化碳量一样少。只有在紫外线的作用下研究人员发现，阳光的存在对真菌利用聚乙烯作为能量来源至关重要。Vaksmaa:“在实验室中，P.album只能分解暴露在紫外线下至少很短时间的PE。这意味着在海洋中，真菌只能降解最初漂浮在海面附近的塑料，”Vaksmaa解释说。“我们已经知道，紫外线本身会机械地分解塑料，但我们的研究结果表明，它也会促进海洋真菌对塑料的生物分解。”还有其他真菌由于大量不同的塑料在暴露在阳光下之前会沉入更深的层，P.album将无法将它们全部分解。Vaksmaa预计，在海洋深处，还有其他未知的真菌也能降解塑料。“海洋真菌可以分解由碳组成的复杂材料。海洋真菌的数量非常多，所以除了目前发现的四种海洋真菌外，很可能还有其他种类的海洋真菌也有助于塑料的降解。关于塑料降解如何在更深层发生的动力学，还有很多问题，”Vaksmaa说。塑料汤寻找塑料降解生物迫在眉睫。每年，人类生产超过4000亿公斤的塑料，预计到2060年，这一数字将至少增加两倍。大部分塑料垃圾最终都进入了海洋:从极地到热带，它们漂浮在地表水中，到达更深的海洋，最终落在海底。NIOZ的首席作者AnnikaVaksmaa说:“大量塑料最终进入亚热带环流，海水几乎静止的海洋中的环状洋流。这意味着一旦塑料被运到那里，就会被困在那里。仅太平洋的北太平洋副热带环流就已经积累了大约8000万公斤的漂浮塑料，而北太平洋副热带环流只是全球六大环流之一。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433671.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433671.htm

在高山和北极地区新发现的冷适应性微生物可在低温下消化塑料

在高山和北极地区新发现的冷适应性微生物可在低温下消化塑料科学家已经发现了几种"吃"塑料的微生物。这些细菌和真菌产生的酶可以分解塑料，但当这些酶被扩大到工业规模时，它们通常只在86°F（30°C）以上的温度下发挥作用，保持这个温度在支付成本和碳中和方面的代价可能是昂贵的。使用冷适应性微生物来生物降解塑料的潜力很少被研究。值得庆幸的是，一个瑞士科学家团队确切地知道去哪里寻找这种微生物。他们前往格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和瑞士的高山和北极地区，对在被丢弃或故意掩埋的塑料上发现的19种细菌和15种真菌进行采样。科学家们让这些微生物样本在实验室里作为单株培养物，在黑暗中和59°F（15°C）的温度下生长。然后对它们进行鉴定。科学家们发现，细菌菌株属于放线菌门和变形菌门，真菌属于子囊菌门和粘液菌门。研究人员对每一种菌株进行了检测，以评估其消化不可生物降解的聚乙烯（PE）和可生物降解的聚酯-聚氨酯（PUR），以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）这两种商业上可生物降解的混合物的能力。科学家们发现，在59°F时，超过一半（56%）的菌株--11种真菌和8种细菌消化了PUR，14种真菌和3种细菌消化了PBAT和PLA。没有一个菌种能消化聚乙烯，即使在塑料上呆了126天。最佳塑料食用者奖由Neodevriesia和Lachnellula这两个未定性的真菌物种分享，它们吞噬了除PE以外的所有塑料。科学家们发现，大多数菌株消化塑料的能力取决于所用的培养基。接下来的步骤将是确定这些微生物的最佳工作温度，并确定它们用来分解塑料的酶。该研究的共同作者之一BeatFrey说："下一个大挑战将是确定微生物菌株产生的塑料降解酶，并优化过程以获得大量的酶。此外，可能需要对酶进行进一步改造，以优化其稳定性等特性"。这项研究发表在《微生物学前沿》（FrontiersinMicrobiology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359359.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359359.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

机器学习帮助分离可堆肥和传统塑料垃圾

机器学习帮助分离可堆肥和传统塑料垃圾一次性塑料在我们的生活中无处不在，以各种形式出现，如食品容器、咖啡杯和塑料袋。尽管某些塑料被设计成在受控条件下进行生物降解，但它们仍然是有问题的，因为它们往往与传统塑料相似。当这些可堆肥塑料回收不当时，它们会污染塑料废物流，导致回收效率下降。此外，可回收的塑料经常被误认为是可堆肥的，导致堆肥被污染。伦敦大学学院（UCL）的研究人员在《可持续发展前沿》（FrontiersinSustainability）上发表了一篇论文，他们使用机器学习来自动分类不同类型的可堆肥和可生物降解塑料，并将它们与传统塑料区分开来。该研究的通讯作者MarkMiodownik教授评价说："准确度非常高，允许该技术在未来可行地用于工业回收和堆肥设施。"研究人员使用了不同类型的塑料，尺寸在50mm乘50mm和5mm乘5mm之间。传统的塑料样品包括PP和PET，通常用于食品容器和饮料瓶，以及LDPE，除其他外，用于塑料袋和包装。可堆肥塑料样品包括PLA和PBAT，用于杯盖、茶袋和杂志包装；以及棕榈叶和甘蔗，这两种生物质衍生材料用于生产包装。这些样品被分为训练集和测试集，前者用于建立分类模型，后者用于检查准确性。结果显示成功率很高：当样品的尺寸超过10mm乘10mm时，该模型对所有材料都达到了完美的准确性。然而，对于尺寸为10mm乘10mm或更小的甘蔗衍生或棕榈叶基材料，错误分类率分别为20%和40%。在测量5毫米乘5毫米的碎片时，一些材料的识别率比其他材料更可靠：对于LDPE和PBAT碎片，错误分类率为20%；而两种生物质衍生材料的错误识别率为60%（甘蔗）和80%（棕榈叶）。然而，该模型能够无误地识别PLA、PP和PET碎片，而不受样品测量的影响。"目前，大多数可堆肥塑料在传统塑料的回收中被作为污染物处理，降低了它们的价值。应用Trommel和密度分选来筛选堆肥，减少其他材料的存在。然而，目前筛选过程中的污染物水平高得令人无法接受，"Miodownik解释说。"可堆肥包装的优势只有在它们被工业化堆肥，并且不进入环境或污染其他废物流或土壤的情况下才能实现。"为了提高准确性，包括NutchaTeneepanichskul、HelenHailes教授和UCL塑料废物创新中心的Miodownik在内的科学家团队测试了不同类型的传统塑料、可堆肥塑料和可生物降解塑料，使用高光谱成像（HSI）进行分类模型开发。HSI是一种成像技术，在扫描不同材料的同时检测其不可见的化学特征，产生一个逐像素的样品化学描述。人工智能模型被用来解释这些描述并进行材料识别。回收和工业堆肥过程中的塑料管理不善，使得可靠的分拣机制至关重要。Miodownik指出："问题在于目前识别的速度太低，无法在工业规模上实施。然而我们可以并将改进它，因为自动分拣是使可堆肥塑料成为回收的可持续替代品的关键技术"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350745.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350745.htm