突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环

突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环微塑料是从日常塑料制品中脱落的微小、几乎不可破坏的碎片。随着我们对微塑料的了解越来越多，情况也越来越糟。我们已经在海洋和土壤中发现了大量的微塑料，现在我们又在最不可能的地方发现了它们：我们的动脉、肺部甚至胎盘。微塑料需要100到1000年的时间才能分解，与此同时，我们的地球和身体每天都在受到这些材料的污染。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，他们研制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《科学报告》杂志上，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。他同时也是化学与生物化学教授和Algenesis公司的共同创始人。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%。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的颗粒计数显示，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。资料来源：Algenesis公司接下来，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成最初的植物材料。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。这实际上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。这是可能的。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426086.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426086.htm

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

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

新型植物塑料释放的微塑料减少9倍

新型植物塑料释放的微塑料减少9倍最新研究表明，植物基塑料在海洋环境中释放的微塑料远远少于传统塑料，这表明植物基塑料可能是一种更环保的选择。不过，要全面评估它们的影响，继续开展研究至关重要。最近的一项研究发现，一种新型植物基塑料材料在阳光和海水的作用下释放的微塑料比传统塑料少九倍。这项研究由朴茨茅斯大学和比利时法兰德斯海洋研究所（VLIZ）的研究人员共同完成，他们考察了两种不同类型的塑料在恶劣条件下的降解情况。一种由天然原料制成的生物基塑料材料在强烈的紫外线和海水中暴露76天（相当于欧洲中部地区24个月的日晒）后，其耐受性优于由石油衍生物制成的传统塑料。该大学机械与设计工程学院的机械工程学教授、RevolutionPlastics的成员HomDhakal说："生物基塑料作为传统塑料的替代品正受到越来越多的关注，但人们对其在海洋环境中造成微塑料污染的潜在来源知之甚少。"HomDhakal教授。资料来源：朴茨茅斯大学"了解这些材料在极端环境中的表现非常重要，这样我们就能预测它们在海洋应用中（如建造船体）的工作情况，以及它们可能对海洋生物产生的影响。通过了解不同类型塑料对环境的影响，我们可以做出更好的选择来保护我们的海洋"。根据国际塑料海洋组织（PlasticOceansInternationalOrganization）的数据，每天每分钟都有相当于一卡车的塑料被倒入海洋。当这些塑料垃圾暴露在环境中时，就会分解成小于5毫米的微粒。这些微粒被称为"微塑料"，已在大多数海洋生态系统中观察到，对水生生物构成严重威胁。Dhakal教授解释说："我们希望将不可生物降解且难以回收利用的传统工业聚合物聚丙烯与可生物降解的聚合物聚乳酸（PLA）进行对比。尽管我们的研究结果表明，聚乳酸释放的微塑料较少，这意味着使用植物性塑料而不是油性塑料似乎是减少海洋塑料污染的一个好主意，但我们需要小心，因为微塑料仍然明显在释放，这仍然是一个令人担忧的问题。"研究还发现，释放出的微小塑料碎片的大小和形状取决于塑料的类型。与植物基塑料相比，传统塑料释放出的碎片更小，纤维状的形状也更少。Dhakal教授补充说："总的来说，我们的研究为了解不同类型塑料在环境压力下的行为提供了宝贵的见解，这对我们今后解决塑料污染问题非常重要。我们显然需要继续开展研究并采取积极措施，以减轻微塑料对海洋生态系统的影响。"编译来源：ScitechDailyDOI:10.1016/j.ecoenv.2024.115981...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432153.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432153.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

强力螺旋藻生物塑料可在堆肥过程中轻易分解

强力螺旋藻生物塑料可在堆肥过程中轻易分解我们在很多情况下都会使用塑料，因为它们经久耐用，而且制造成本低廉。但它们在环境中也无处不在，因为当我们用完它们时，它们仍会存在多年。虽然生物塑料是朝着正确方向迈出的一步，但它们通常必须在商业堆肥设施中进行处理，而这些设施并非人人都能使用。现在，由华盛顿大学领导的一个研究小组开发出了一种可在后院堆肥箱中降解的生物塑料。它完全由螺旋藻粉末制成，螺旋藻是一种可被人类和动物食用的蓝藻生物质。研究人员利用热量和压力--与制造传统塑料的过程相同--将螺旋藻粉末制成各种形状。这项研究的通讯作者EleftheriaRoumeli说："这意味着，如果我们想在工业规模上使用我们的材料，就不必从头开始重新设计生产线。这消除了实验室与扩大规模以满足工业需求之间的一个常见障碍。"之所以选择螺旋藻，是因为它可以大规模栽培，而且它的细胞在生长过程中会封存二氧化碳，使其成为碳中性和潜在的负碳。此外，螺旋藻还具有耐火性。螺旋藻还具有独特的耐火特性，当遇到火时，它能立即自熄，而不像许多传统塑料那样要么燃烧要么熔化。这种耐火特性使螺旋藻基塑料在传统塑料因易燃性而不适合的应用中具有优势。尽管螺旋藻以前曾被用于制造生物塑料，但研究人员说，他们的生物塑料更坚固、更硬，这是加工过程中改变挤出机温度、压力和时间的结果。Roumeli说："我们的想法是创造出既可在后院生物衍生和生物降解，又可加工、可扩展和可回收的生物塑料。仅使用螺旋藻开发的生物塑料不仅具有与有机废物相似的降解特性，而且其强度和硬度平均是之前报道的螺旋藻生物塑料的10倍。这些特性为螺旋藻基塑料在各行各业的实际应用提供了新的可能性，包括一次性食品包装或瓶子或托盘等家用塑料。"目前，研究人员的螺旋藻生物塑料还不能用于工业用途，因为尽管它们可能很结实，但很脆，而且很容易被水泡坏。研究人员正在解决这些问题，并探索针对不同情况设计生物塑料，同时继续关注可回收性。生物降解并不是我们首选的报废方案，"Roumeli说。"然而，人们并不经常回收塑料，因此我们的生物塑料能够在环境中快速降解，这无疑是锦上添花。"这项研究发表在《先进功能材料》（AdvancedFunctionalMaterials）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370235.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370235.htm