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

可降解胶粘剂可以提高包装与标签的回收率

可降解胶粘剂可以提高包装与标签的回收率为了解决这些问题，由JosephKeddie教授领导的萨里大学团队已经开发出一种实验性的新型可降解粘合剂，据描述，它"与商业包装胶带上使用的粘合剂非常相似"。它的关键成分是一种被称为硫代内酯的化学添加剂，它只占其成分的0.25%。Keddie说："粘合剂是由链状聚合物分子组成的网络，不可逆转地连接在一起，这导致了我们在回收玻璃和纸板等材料时看到的残留物的堆积。我们的添加剂在聚合物网络中创造了我们称之为可降解的硫酯连接，并提供了一种创新的解决方案，使回收过程无残留。"这些连接通过简单的氨解（与氨的化学反应）或硫解（与一种叫做辅酶A的分子的反应）过程完全降解。在结合玻璃、钢铁、塑料和纸张等基底材料的实验室测试中，使用新粘合剂的标签可以比使用传统粘合剂的标签快10倍以上。Keddie及其同事现在正在调查这种粘合剂的商业可行性，以及其环境可持续性。关于他们研究的一篇论文最近发表在《AngewandteChemie》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369449.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

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

化学"断裂点"让新型塑料在几天到两个月内完成生物降解

化学"断裂点"让新型塑料在几天到两个月内完成生物降解因此，大量的研究集中在设计新型的塑料，使其在完成工作后能更快地进行生物降解，这并不奇怪。而现在，康斯坦茨大学的一个团队已经创造了一个有希望的新候选材料。现在，康斯坦茨大学的化学家们已经开发出一种新的塑料，它具有普通塑料的所有耐久性，但在几个月甚至几天内就能生物降解。这种新材料被称为聚酯-2,18，以其组成的两个模块命名--一个含有两个碳原子的短二元醇单元和一个含有18个碳原子的二元羧酸。虽然它保持了密集的结晶结构，使普通塑料（如HDPE）具有耐用性，但该团队插入了化学"断点"，使该材料能够解开其基本模块，从而可以被回收和重新使用，更重要的是，该团队说这种材料的基础部分可以从可再生资源中获得。在实验室测试中，这种聚酯在几天内就完全分解了。在一个标准的工业堆肥厂进行的进一步测试，使用其他微生物，花了大约两个月，这是令人印象深刻的速度。这些实验表明，不仅这种材料可以被有意地分解，而且如果它中的一些进入了土壤或海洋，它所造成的问题也会少很多。该研究的通讯作者StefanMecking说："我们也对这种快速降解感到惊讶。当然，我们不能将堆肥厂的结果一对一地转移到任何可以想象的环境条件。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小得多"。该团队计划继续研究这种新聚酯的可回收性和生物降解性，以及如何将其用于3D打印和包装材料。该研究发表在《AngewandteChemie》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335853.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335853.htm

可生物降解但很危险：甘蔗塑料的隐性环境危害

可生物降解但很危险：甘蔗塑料的隐性环境危害接触鱼食中的生物塑料的小鲈鱼的行为在6个月内发生了变化。这种情况促使人们对能够在环境中更快降解的替代品进行广泛的研究。这些替代品包括源自蔗糖的生物基聚合物。最常用的生物塑料聚左旋丙交酯(PLA)广泛应用于3D打印、纺织品、食品包装、一次性餐具等多个领域。AzoraKönigKardgar，哥德堡大学生物与环境科学系博士生。图片来源：哥德堡大学PLA塑料改变了鲈鱼的行为生物塑料也会对生物生命产生负面影响。哥德堡大学的博士生AzoraKönigKardgar发现，接触鱼食中的生物塑料的小鲈鱼的行为在六个月内发生了变化。当它们遇到其他鲈鱼时，它们的反应比平时要强烈得多。此外，还有运动减少、形成浅滩能力改变以及遇到危险时反应改变的迹象。“分析动物行为的毒理学实验非常罕见。最常见的是，研究人员观察生理变化。我们可以看到PLA塑料中的某些物质导致了鱼的变化，但我们看不到是什么，”Azora说。由于这项研究着眼于PLA微塑料颗粒，研究人员还测试了用高岭土颗粒喂养鲈鱼，高岭土颗粒是一种用于瓷器和纸张涂层的白色粘土。用高岭土喂养的鱼表现出一些行为上的微小变化。然而，雄性激素受到影响，并且鱼中的一些其他基因表达受到抑制，例如对压力的反应。在实验中，将PLA（一种由甘蔗制成的塑料）磨碎的微塑料添加到鱼食中，然后喂给幼鲈鱼。图片来源：哥德堡大学PLA不是一种环保选择“我们发现PLA对鱼类并非无害，因此不应将其作为普通塑料的环保替代品进行销售。它应该被认为与普通塑料相同，”阿佐拉说。用含有2%PLA的食物喂鱼六个月，这大约是之前研究中使用的普通石化塑料的浓度。喂给另一组鱼的高岭土数量也是2%。此外，还有一组喂食未受污染食物的鲈鱼。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367061.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367061.htm