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

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

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

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

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：FengLi他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACSMacroLetters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将LGO和Cyrene转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者ToshifumiSatoh教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424673.htm

基于植物材料的过滤器可去除水中高达99.9%的微塑料

基于植物材料的过滤器可去除水中高达99.9%的微塑料但加拿大不列颠哥伦比亚大学的研究人员可能已经设计出了一种可生物降解、可再生的解决方案。他们的设备被称为bioCap，它利用了木材残渣（包括锯屑）和天然多酚的特性，这些特性会与聚合物颗粒（包括许多微塑料）产生强烈的分子相互作用。为了制造bioCap，研究人员使用锯末作为过滤水的基质，因为锯末具有出色的化学和物理稳定性，而且含有纤维素、半纤维素和木质素，有利于水的有效传输。他们通过添加单宁酸对锯屑进行改良，单宁酸是一种天然植物多酚，几乎存在于所有没有地下根系的植物中。为了测试其捕捉微塑料的能力，研究人员用泵将富含微塑料的水流过一个含有bioCap的柱子。实验中使用的微塑料是在环境中检测到的，包括聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚乙烯（PE）。扫描电子显微镜（SEM）分析证实，添加了单宁酸层的锯屑在捕获微颗粒的同时，其结构没有发生明显变化。而使用未经单宁酸处理的锯屑，去除率很低，不到10%，这表明多酚是捕捉微塑料的关键。该研究的通讯作者之一奥兰多-罗哈斯说："衣服上有微纤维，清洁剂和肥皂上有微珠，餐具、容器和包装上有泡沫和颗粒。通过利用单宁酸周围不同的分子相互作用，我们的生物帽解决方案能够去除几乎所有这些不同类型的微塑料。"研究人员接下来测试了bioCap清除较小微粒（110纳米）的能力，众所周知，微粒会穿过血脑屏障，对健康造成危害。研究人员给两组小鼠喂食了一周经bioCap处理或未经处理的水，并检查了它们器官中的微粒子含量。研究人员说，bioCap的生产工艺简单、成本低廉，可根据用途扩大或缩小生产规模。罗哈斯说："迄今为止提出的大多数解决方案都成本高昂或难以扩大规模。我们提出的解决方案有可能缩小规模供家庭使用，也有可能扩大规模供市政处理系统使用。这种过滤器与塑料过滤器不同，不会造成进一步的污染，因为它使用的是可再生、可生物降解的材料：来自植物、树皮、木材和树叶的单宁酸，以及木锯屑--一种广泛存在且可再生的林业副产品。"这项研究发表在《先进材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377635.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377635.htm