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叶集生物降解塑料解决重大污染问题2020-07-04

生物降解塑料解决重大污染问题


我们的文明建立在塑料之上。根据世界经济论坛的数据,仅在2014年,工业产生了311公吨塑料,预计到2050年这一数字将增加两倍。然而,只有不到15%的产品被回收利用。其余大部分都被焚烧,躺在垃圾填埋场或被遗弃在环境中,在那里,由于对微生物的消化有抵抗力,它可以存活数百年。积聚在海洋中的塑料碎片会引起各种各样的问题,从野生动物误摄入到释放有毒化合物。它甚至可以通过受污染的鱼进入我们的身体。


可生物降解塑料可以缓解这些问题,有助于实现“循环”塑料经济的目标,其中塑料来自并转化回生物质。与衍生自石化产品的标准塑料一样,可生物降解的版本由聚合物(长链分子)组成,这些聚合物可以在其流体状态下模塑成各种形式。目前可用的选择 - 主要由玉米、甘蔗或废油脂和食用油制成 -通常缺乏标准食品的机械强度和视觉特性。最近从纤维素或木质素(植物中的干物质)生产塑料的突破有望克服这些缺点。对于环境的额外好处,纤维素和木质素可以从非食用植物获得,例如生长在食用作物不适宜生长的边缘土地上的巨型芦苇,或者从废弃的木材和农业副产品中获得,否则这些植物将不起任何作用。


纤维素是地球上最丰富的有机聚合物,是植物细胞壁的主要成分;木质素填充了那些墙壁的空间,提供了强度和刚性。为了用这些物质制造塑料,制造商必须首先将它们分解成它们的结构单元或单体。研究人员最近找到了这两种物质的方法。木质素的作用特别重要,因为木质素的单体由芳香环组成 - 这些化学结构赋予一些标准塑料机械强度和其他所需的特征。木质素不溶于大多数溶剂,但研究人员已经证明某些环境友好的离子液体(主要由离子组成)可以选择性地将其与木材和木本植物分开。与真菌和细菌相似的基因工程酶可以将溶解的木质素分解成其组分。


公司正在以这些发现为基础。例如,伦敦帝国理工学院分拆出来的Chrysalix Technologies,开发了一种工艺,利用低成本离子液体将纤维素和木质素与原料分离。芬兰的一家生物技术公司MetGen Oy生产了许多基因工程酶,可将不同来源的木质素分解成各种应用所需的成分。 Mobius(前身为Grow Bioplastics)正在开发用于生物降解花盆、农业覆盖物和其他产品的木质素塑料颗粒。


要使这种新型塑料得到广泛应用,必须克服许多障碍。一个是成本。另一种方法是尽量减少用于生产木质素的土地和水的用量——即使木质素只来自废物,也需要水将其转化为塑料。与任何重大挑战一样,解决办法将需要采取一系列措施,从法规到社会使用和处置塑料方式的自愿变化。尽管如此,生产可生物降解塑料的新方法提供了一个完美的例子,说明更环保的溶剂和更有效的生物催化剂如何有助于在一个主要行业中产生循环经济。