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科學家造出了能在幾天里完全降解的塑料

   2021-06-11 379
導讀

塑料制品以耐用著稱,而這也為環保帶來了挑戰——在丟棄之后,塑料往往不會被降解,只能被填埋。雖然有一些塑料號稱可被“生物降解”,但它們的降解過程并不徹底,最終難逃和普通塑料一樣的填埋命運。更糟糕的是,不

塑料制品以耐用著稱,而這也為環保帶來了挑戰——在丟棄之后,塑料往往不會被降解,只能被填埋。雖然有一些塑料號稱可被“生物降解”,但它們的降解過程并不徹底,最終難逃和普通塑料一樣的填埋命運。更糟糕的是,不徹底降解所產生的塑料微顆粒,不僅會威脅到海洋生物的生存,更會通過食物鏈,慢慢出現在人體之中,給健康帶來隱患。

為了制造出真正可降解,不留隱患的塑料,研究團隊決定使用能降解塑料的酶。而為了能夠快速降解塑料,研究人員們還有著一個大膽的設想——如果酶只能接觸到塑料的表面,那就只能一層一層降解塑料,速度非常慢。他們想要做的,是讓酶在塑料中“無處不在”。只要每個酶能降解周圍一小部分的塑料,充斥于塑料各處的酶,就能很快將整塊材料降解殆盡。

本研究的設計思路(Graphic by Christopher DelRe;Courtesy University of California, Berkeley)

可是酶并不是非常穩定的分子。在細胞之外,酶很容易降解或失去功能。研究人員們開發了一種叫做隨機雜聚物(random heteropolymers)的分子,能像包裝紙一樣,輕柔地將酶包裹在其中。利用類似的技術,本研究中,科學家們將數十億個被包裹起來的酶,與塑料樹脂珠進行混合,用于后續的塑料生產。從過程上看,這有點像在塑料生產過程中加入色素,并不改變塑料本身的特性。

但在混入了這些能降解塑料的酶,并確保它們具有功能性之后,奇跡就發生了。只要加上水和熱量,這些酶就會發揮功效,降解塑料。研究指出,在室溫環境下,只要約一周的時間,80%的聚乳酸塑料可以被完全降解,變成乳酸。而后者可以直接被土壤中的微生物所攝取。在工業處理的環境下,聚乳酸塑料的降解速度約為6天(50攝氏度),另一種聚己內酯塑料則只需要2天(40攝氏度)。值得一提的是,包裹這些酶的隨機雜聚物,也能在紫外線下被降解,不留下污染。

此類塑料在很短的時間內就能被降解(UC Berkeley photo by Ting Xu;Courtesy University of California, Berkeley)

研究人員們指出,利用這一技術所生產出的新型塑料,98%可降解成小分子,且不會產生微塑料等對環境有害的物質。

在土壤中,這類塑料能降解成小分子,為環境所吸收(UC Berkeley photo by Adam Lau/Berkeley Engineering;Courtesy University of California, Berkeley)

希望技術早日能夠普及,造福環境。實驗證明,康高特硬脂酸錳有利于大規模應用于分解領域,硬脂酸錳能提高LDPE材料的熱氧降解性和光降解性,且其最佳用量為0.4%。隨著LDPE降解材料熱氧和紫外老化時間的增加,含硬脂酸錳的LDPE薄膜的羰基紅外吸收峰強度不斷提高,羧基紅外吸收峰強度也有所提高,力學性能下降,質量減少,微觀結構出現裂口,說明材料完全降解效果良好。

現在,我們向地球索取資源的速度,遠遠超過將資源返回給地球的速度,這樣的發展勢必是不可持續的。保護這顆蔚藍的星球,就是保護我們人類唯一的家園。


 
(文/小編)
 
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