- 來源：生物降解材料研究院
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- 發(fā)布時間：2024-06-21
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哥本哈根大學(xué)創(chuàng)造了一種由大麥淀粉與甜菜廢料纖維混合而成的生物友好型新材料——一種堅固的材料，如果它最終進入自然界，就會變成堆肥。從長遠來看，研究人員希望他們的發(fā)明可以幫助遏制塑料污染，同時減少塑料生產(chǎn)的氣候足跡。
巨大的塑料島漂浮在我們的海洋中，它的微小顆粒存在于我們的身體中。塑料的耐用性、延展性和低成本使它們無處不在，從包裝到服裝再到飛機零件。但塑料也有缺點。塑料會污染自然，難以回收利用，并且其生產(chǎn)會排放更多的二氧化碳比所有空中交通的總和還要多。
現(xiàn)在，哥本哈根大學(xué)植物與環(huán)境科學(xué)系的研究人員發(fā)明了一種由改性淀粉制成的新材料，這種材料可以在自然界中完全分解，而且在短短兩個月內(nèi)就完成了。該材料由農(nóng)作物中的天然植物材料制成，可用于食品包裝等。
“我們的塑料垃圾存在一個巨大的問題，回收似乎無法解決。因此，我們開發(fā)了一種新型生物塑料，它比現(xiàn)有的生物塑料更堅固，更耐水。同時，我們的材料是100%可生物降解的，如果它最終落在垃圾箱以外的地方，可以被微生物轉(zhuǎn)化為堆肥，“植物與環(huán)境科學(xué)系的Andreas Blennow教授說。
全球只有約9%的塑料被回收利用，其余的要么被焚燒，要么在自然界中結(jié)束，要么被傾倒在巨大的塑料垃圾填埋場。
生物塑料已經(jīng)存在，但這個名字具有誤導(dǎo)性，Blennow說。雖然今天的生物塑料是由生物衍生材料制成的，但實際上只有有限的部分是可降解的，而且只有在工業(yè)堆肥廠的特殊條件下才能降解。
“我覺得這個名字不合適，因為最常見的生物塑料類型如果被扔到大自然中，就不容易分解。這個過程可能需要很多年，其中一些會繼續(xù)以微塑料的形式污染。需要專門的設(shè)施來分解生物塑料。即便如此，其中只有非常有限的部分可以回收利用，其余的最終成為廢物，“研究人員說。
來自大麥和制糖業(yè)廢料的淀粉
這種新材料是一種所謂的生物復(fù)合材料，由幾種自然分解的不同物質(zhì)組成。它的主要成分直鏈淀粉和纖維素在植物界中很常見。直鏈淀粉是從許多作物中提取的，包括玉米、土豆、小麥和大麥。
該研究小組與奧胡斯大學(xué)的研究人員一起成立了一家衍生公司，他們開發(fā)了一種大麥品種，可以在其籽粒中產(chǎn)生純直鏈淀粉。這種新品種很重要，因為與普通淀粉相比，純直鏈淀粉在與水相互作用時變成糊狀的可能性要小得多。
纖維素是一種存在于所有植物中的碳水化合物，我們從棉和亞麻纖維以及木材和紙制品中了解它。研究人員使用的纖維素是一種所謂的納米纖維素，由當(dāng)?shù)氐闹铺菢I(yè)廢物制成。這些納米纖維素纖維比亞麻和棉纖維小一千倍，有助于提高材料的機械強度。
“直鏈淀粉和纖維素形成長而強的分子鏈。將它們結(jié)合起來，使我們能夠創(chuàng)造出一種耐用、靈活的材料，這種材料有可能用于購物袋和我們現(xiàn)在用塑料包裹的商品包裝，“Blennow 說。
新的生物材料是通過將原材料溶解在水中并將它們混合在一起或在壓力下加熱來生產(chǎn)的。通過這樣做，可以產(chǎn)生小的“顆粒”或芯片，然后可以對其進行加工和壓縮成所需的形式。
到目前為止，研究人員只在實驗室中生產(chǎn)了原型。但根據(jù)Blennow的說法，在丹麥和世界上許多其他地方開始生產(chǎn)將相對容易。
“富含直鏈淀粉的整個生產(chǎn)鏈已經(jīng)存在。事實上，每年生產(chǎn)數(shù)百萬噸純馬鈴薯和玉米淀粉，并被食品工業(yè)和其他地方使用。因此，對于這種材料的大規(guī)模生產(chǎn)，可以保證輕松獲得我們的大部分成分，“他說。
可以減少塑料問題
Blennow和他的同事們現(xiàn)在正在處理一項專利申請，一旦獲得批準，就可以為生產(chǎn)新的生物復(fù)合材料鋪平道路。因為，盡管投入了大量資金來分類和回收我們的塑料，但研究人員不相信它真的會成功。這樣做應(yīng)該被視為一種過渡技術(shù)，直到我們向化石基塑料告別。
“高效回收塑料絕非易事。塑料中的不同物質(zhì)必須彼此分離，塑料類型之間存在重大差異，這意味著該過程必須以安全的方式進行，以免污染物最終進入回收塑料中。
“與此同時，國家和消費者必須對塑料進行分類。這是一項艱巨的任務(wù)，我認為我們不會成功。相反，我們應(yīng)該重新考慮利用性能像塑料一樣但不會污染地球的新材料，“布倫諾說。
該研究人員已經(jīng)與兩家丹麥包裝公司合作，開發(fā)食品包裝原型等。他還設(shè)想了這種材料的許多其他用途，例如汽車工業(yè)的汽車內(nèi)飾。雖然很難說這種生物友好型大麥基塑料何時會上架，但研究人員預(yù)測，這種新材料可能會在可預(yù)見的未來成為現(xiàn)實。
“我們已經(jīng)非常接近可以真正開始與我們的研究團隊和公司合作生產(chǎn)原型的地步。我認為，在一到五年內(nèi)開發(fā)出軟包裝和硬包裝的不同原型，如托盤、瓶子和袋子，這是現(xiàn)實的，“Blennow總結(jié)道。