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研究人员发明100%可生物降解的“大麦塑料”
  • 来源:生物降解材料研究院
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  • 发布时间:2024-06-21
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  哥本哈根大学创造了一种由大麦淀粉与甜菜废料纤维混合而成的生物友好型新材料——一种坚固的材料,如果它最终进入自然界,就会变成堆肥。从长远来看,研究人员希望他们的发明可以帮助遏制塑料污染,同时减少塑料生产的气候足迹。

  巨大的塑料岛漂浮在我们的海洋中,它的微小颗粒存在于我们的身体中。塑料的耐用性、延展性和低成本使它们无处不在,从包装到服装再到飞机零件。但塑料也有缺点。塑料会污染自然,难以回收利用,并且其生产会排放更多的二氧化碳比所有空中交通的总和还要多。




  现在,哥本哈根大学植物与环境科学系的研究人员发明了一种由改性淀粉制成的新材料,这种材料可以在自然界中完全分解,而且在短短两个月内就完成了。该材料由农作物中的天然植物材料制成,可用于食品包装等。

  “我们的塑料垃圾存在一个巨大的问题,回收似乎无法解决。因此,我们开发了一种新型生物塑料,它比现有的生物塑料更坚固,更耐水。同时,我们的材料是100%可生物降解的,如果它最终落在垃圾箱以外的地方,可以被微生物转化为堆肥,“植物与环境科学系的Andreas Blennow教授说。

  全球只有约9%的塑料被回收利用,其余的要么被焚烧,要么在自然界中结束,要么被倾倒在巨大的塑料垃圾填埋场。

  生物塑料已经存在,但这个名字具有误导性,Blennow说。虽然今天的生物塑料是由生物衍生材料制成的,但实际上只有有限的部分是可降解的,而且只有在工业堆肥厂的特殊条件下才能降解。

  “我觉得这个名字不合适,因为最常见的生物塑料类型如果被扔到大自然中,就不容易分解。这个过程可能需要很多年,其中一些会继续以微塑料的形式污染。需要专门的设施来分解生物塑料。即便如此,其中只有非常有限的部分可以回收利用,其余的最终成为废物,“研究人员说。


来自大麦和制糖业废料的淀粉

  这种新材料是一种所谓的生物复合材料,由几种自然分解的不同物质组成。它的主要成分直链淀粉和纤维素在植物界中很常见。直链淀粉是从许多作物中提取的,包括玉米、土豆、小麦和大麦。

  该研究小组与奥胡斯大学的研究人员一起成立了一家衍生公司,他们开发了一种大麦品种,可以在其籽粒中产生纯直链淀粉。这种新品种很重要,因为与普通淀粉相比,纯直链淀粉在与水相互作用时变成糊状的可能性要小得多。

  纤维素是一种存在于所有植物中的碳水化合物,我们从棉和亚麻纤维以及木材和纸制品中了解它。研究人员使用的纤维素是一种所谓的纳米纤维素,由当地的制糖业废物制成。这些纳米纤维素纤维比亚麻和棉纤维小一千倍,有助于提高材料的机械强度。

  “直链淀粉和纤维素形成长而强的分子链。将它们结合起来,使我们能够创造出一种耐用、灵活的材料,这种材料有可能用于购物袋和我们现在用塑料包裹的商品包装,“Blennow 说。

  新的生物材料是通过将原材料溶解在水中并将它们混合在一起或在压力下加热来生产的。通过这样做,可以产生小的“颗粒”或芯片,然后可以对其进行加工和压缩成所需的形式。

  到目前为止,研究人员只在实验室中生产了原型。但根据Blennow的说法,在丹麦和世界上许多其他地方开始生产将相对容易。

  “富含直链淀粉的整个生产链已经存在。事实上,每年生产数百万吨纯马铃薯和玉米淀粉,并被食品工业和其他地方使用。因此,对于这种材料的大规模生产,可以保证轻松获得我们的大部分成分,“他说。


可以减少塑料问题

  Blennow和他的同事们现在正在处理一项专利申请,一旦获得批准,就可以为生产新的生物复合材料铺平道路。因为,尽管投入了大量资金来分类和回收我们的塑料,但研究人员不相信它真的会成功。这样做应该被视为一种过渡技术,直到我们向化石基塑料告别。

  “高效回收塑料绝非易事。塑料中的不同物质必须彼此分离,塑料类型之间存在重大差异,这意味着该过程必须以安全的方式进行,以免污染物最终进入回收塑料中。

  “与此同时,国家和消费者必须对塑料进行分类。这是一项艰巨的任务,我认为我们不会成功。相反,我们应该重新考虑利用性能像塑料一样但不会污染地球的新材料,“布伦诺说。

  该研究人员已经与两家丹麦包装公司合作,开发食品包装原型等。他还设想了这种材料的许多其他用途,例如汽车工业的汽车内饰。虽然很难说这种生物友好型大麦基塑料何时会上架,但研究人员预测,这种新材料可能会在可预见的未来成为现实。

  “我们已经非常接近可以真正开始与我们的研究团队和公司合作生产原型的地步。我认为,在一到五年内开发出软包装和硬包装的不同原型,如托盘、瓶子和袋子,这是现实的,“Blennow总结道。


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