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

科学家用废木头制成不易用烂又容易生物降解的饮环保吸管

科学家用废木头制成不易用烂又容易生物降解的饮环保吸管虽然我们已经看到了其他实验性的环保吸管，但有些（如那些由纸制成的）在潮湿时就会分解，而其他（如那些由甘蔗制成的）则需要复杂的生产过程。非一次性的多用吸管当然是一种选择，尽管不是每个人在外出时都会随时带着这样的吸管。考虑到这些限制，韩国仁荷大学的科学家们将目光投向了木质素，这是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。它也是纸浆和造纸业的副产品，以前曾被提出用于更便宜的电池、废弃的碳纤维和更坚固的混凝土等应用。研究人员将木质素与马铃薯淀粉或植物衍生的聚乙烯醇（PVA）相结合，然后向该混合物中添加柠檬酸。然后他们将浆液铺成薄片，将该薄片卷成圆柱体并使其干燥，然后在真空中以180ºC（356ºF）的温度加热该圆柱体。一批木质素基吸管由此产生的生物塑料沿着缝隙自我密封，形成一个长长的、细细的管子，被切割成单独的柔性吸管。这些吸管在浸入液体时不会变湿，甚至比传统的聚丙烯吸管更坚固。传统吸管在被暴露在大自然中两个月后仍然没有变化，但木质素吸管已经明显地生物降解了。关于这项研究的论文由DickensAgumba、DucHoaPham和JaehwanKim领导撰写--最近发表在ACSOmega杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348075.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

科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物

科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物但是这个问题有一个可能的解决方案：找到专业的冷适应微生物，其酶在较低的温度下工作。来自瑞士联邦研究所的科学家们知道到哪里去寻找这样的微生物：在他们国家的阿尔卑斯山的高海拔地区，或者在极地地区。他们的研究结果发表在《微生物学前沿》杂志上。第一作者JoelRüthi博士说："在这里我们表明，从高山和北极土壤的'质层'中获得的新型微生物分类群能够在15°C的温度下分解可生物降解的塑料"，他目前是WSL的客座科学家。"这些生物可能有助于降低塑料的酶促回收过程的成本和环境负担"。Rüthi及其同事在格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和瑞士对生长在自由放置或故意埋藏的塑料（在地下保存一年）上的19种细菌和15种真菌进行了采样。斯瓦尔巴群岛的大部分塑料垃圾是在2018年瑞士北极项目期间收集的，学生们在那里进行实地考察，亲眼目睹了气候变化的影响。瑞士的土壤是在MuotdaBarbaPeider山顶（2979米）和ValLavirun山谷中收集的，这两个地方都位于格劳宾登州。科学家们让分离出的微生物作为单株培养物在实验室中于15°C的黑暗环境下生长，并使用分子技术对其进行鉴定。结果显示，细菌菌株属于放线菌门和变形菌门的13个属，真菌属于子囊菌门和粘菌门的10个属。令人惊讶的结果然后，他们使用一套检测方法来筛选每个菌株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）这两种市售可生物降解的混合物的能力。即使在这些塑料上培养了126天，没有一个菌株能够消化PE。但是19种（56%）菌株，包括11种真菌和8种细菌，能够在15℃下消化PUR，而14种真菌和3种细菌能够消化PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振（NMR）和基于荧光的检测证实，这些菌株能够将PBAT和PLA的聚合物切成更小的分子。Rüthi说："让我们非常惊讶的是，我们发现很大一部分被测菌株能够降解至少一种被测塑料。"表现最好的是Neodevriesia和Lachnellula属的两个未定性真菌物种：它们能够消化除PE以外的所有测试塑料。结果还显示，大多数菌株消化塑料的能力取决于培养基，每个菌株对四种测试的培养基都有不同的反应。消化植物聚合物的能力的副作用消化塑料的能力是如何演变的？由于塑料从20世纪50年代起才出现，降解塑料的能力几乎可以肯定不是自然选择最初所针对的特征。"实验已经证明，微生物可以产生各种聚合物降解酶，参与植物细胞壁的分解。特别是，植物病原真菌经常被报道用于生物降解聚酯，因为它们有能力产生角蛋白酶，而角蛋白酶由于与植物聚合物角蛋白相似而以塑料聚合物为目标，"最后一位作者BeatFrey博士解释说，他是WSL的高级科学家和小组负责人。由于Rüthi等人只测试了15°C下的消化，他们还不知道成功菌株的酶在哪种最佳温度下工作。弗雷说："但我们知道，大多数测试的菌株可以在4°C和20°C之间良好生长，最佳温度在15°C左右。下一个巨大的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蛋白质。此外，可能需要进一步修改酶，以优化蛋白质稳定性等特性"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362263.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362263.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

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