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利用植物糖和螺旋藻生物塑料的未来

全球科学家正在生物降解塑料科学领域取得重大进展。密歇根州立大学的研究人员宣布他们成功开发了一种可堆肥塑料替代品,这将大大减少塑料废物。该团队结合了一种生物基聚合物混合物,可以在家庭和工业环境中堆肥。

这种聚合物共混物被称为聚乳酸 (PLA),因其具有良好的性能而被选中。PLA 的废物源自植物糖而非石油,完全是天然的,包括水、二氧化碳和乳酸。该项目的首席科学家拉斐尔·奥拉斯教授表示,植物糖的创新使用具有所有合适的成分,可以减少通常最终进入垃圾填埋场的塑料废物。

然而,PLA 的一个主要缺点是它仅在工业堆肥器的加热条件下才会分解。为了绕过这个问题,研究人员在 PLA 中引入了一种称为热塑性淀粉的碳水化合物衍生材料。这种修饰使微生物能够更快、更有效地分解生物塑料。尽管进行了这种修改,该产品仍保留了 PLA 原有的理想特性,例如透明度和强度。最终的生物塑料组合物可以安全地与食物一起堆肥,从而无需在处理食物之前通常需要将食物从容器中清理出来。

在并行开发中,华盛顿大学的研究人员从一种非常规的来源中创造了生物塑料:粉状的蓝绿色蓝藻细胞,也称为螺旋藻。蓝藻是一个有吸引力的选择,因为它们在生长时吸收二氧化碳,进一步减少温室气体排放。生物塑料的制造是碳中和的,工艺的改进可能会使该工艺实现碳负值。其独特的防火特性也使螺旋藻基塑料有别于传统解决方案,使其适用于服务器机架等高温环境。

考虑到其卓越的机械性能,这些螺旋藻生物塑料至少还有另一个巨大的潜力。它们的分解速度与后院堆肥箱中的香蕉皮相同,打破了其他生物基塑料之前面临的障碍。尽管取得了这些进步,但这些材料的快速生物降解性不应被误认为是乱扔垃圾的许可。可生物降解材料需要特定的条件才能及时分解。在这些活跃的堆肥条件之外,此类废物可能与普通垃圾一样存在问题。

“生物降解不是我们首选的报废方案。我们的螺旋藻生物塑料可通过机械回收进行回收,这是很容易实现的。人们不经常回收塑料,因此我们的生物塑料在环境中快速降解是一个好处,”该研究的资深作者、华盛顿大学材料科学与工程助理教授 Eleftheria Roumeli 说。

“我们开发的生物塑料具有与有机废物类似的降解特性,平均而言,其强度和硬度是之前报道的螺旋藻生物塑料的十倍。这些特性为螺旋藻基塑料在各个行业的应用开辟了新的可能性,包括一次性食品包装或瓶子或托盘等家用塑料。”

这些研究强调了生物塑料领域的进展和挑战。使用 PLA 和热塑性淀粉制造的完全可堆肥的生物基塑料包装展示了科学创新在管理塑料废物方面可以发挥的重要作用。同样,基于螺旋藻的塑料引入了一种由现成的自然资源配制而成的新的潜在解决方案。然而,公众对生物可降解材料的误解以及工业对新型塑料的不适是社会和行为障碍,需要克服这些障碍才能将这些发明引入积极的废物管理场景。

对抗塑料垃圾是一个巨大的综合性问题。它不仅需要科学进步,还需要公众教育和废物管理的系统性变革。将这些科学突破转化为商业成功需要正确管理废物的集体责任、行为模式的转变以及接受可持续选择的更大意愿。科学创新无疑正在引领潮流,但社会承诺必须确保这些新材料的成功实施,帮助我们过渡到更可持续的未来。

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