新工藝使“可生物降解”塑料更易于分解
發布時間:2021-04-26 13:11來源:原創
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摘要:一直以來,人們一直認為可生物降解的塑料有助于解決塑料污染的問題,但是如今,大多數“可降解”塑料袋主要由聚乳酸(PLA)制成,在堆肥過程中不會分解,因此會污染其他可回收塑料。
一直以來,人們一直認為可生物降解的塑料有助于解決塑料污染的問題,但是如今,大多數“可降解”塑料袋主要由聚乳酸(PLA)制成,在堆肥過程中不會分解,因此會污染其他可回收塑料。但是,21日發表在《自然》雜志上的最新研究聲稱,美國科學家發明了一種新工藝:僅使用熱量和水,這些可堆肥的塑料就可以更容易地分解。此前,加州大學伯克利分校材料科學與工程學教授許婷及其研究小組發現了一種可降解有毒有機磷化學物質的酶,并設計了一種稱為無規雜聚物或RHP的分子。這些分子包裹著酶,可以將酶輕柔地結合在一起,而不會限制酶的天然韌性,從而保護酶免于崩解。 RHP由4種類型的單體亞基組成,每種亞基都具有與特定酶表面上的化學基團相互作用的化學性質。它們在紫外線下降解,并且以小于塑料重量的1%的濃度存在。在這項研究中,研究小組使用了類似的技術。
在制造塑料時,他們將數十億納米級的食用聚酯酶包裹在RHP中,并將其嵌入塑料樹脂珠中。研究發現,RHP封裝的酶不會改變塑料的性能。當暴露于熱和水時,該酶將擺脫聚合物涂層材料并分解塑料聚合物。塑料可以在大約170攝氏度的溫度下熔化,并像普通的聚酯塑料纖維一樣被擠出。就PLA而言,酶會將其還原為乳酸,從而可以“喂食”堆肥中的土壤微生物。聚合物包裹材料也將降解。對于PLA,研究人員使用了一種稱為蛋白酶K的酶,該酶可以將PLA咀嚼成乳酸分子。對于聚己內酯(PCL),他們使用脂肪酶。這兩種酶便宜便宜又容易獲得。要引起塑料降解,只需加水和少量熱量即可。在室溫下,一周內80%的改性PLA纖維會完全降解。溫度越高,降解速度越快。在工業堆肥條件下,改性聚乳酸在50攝氏度下于6天內降解。 PCL是另一種聚酯塑料,在40攝氏度的工業堆肥條件下,可在兩天內降解。使用此方法制得的塑料中,多達98%會降解為小分子。并且該過程避免了微塑料的生產。研究人員說,改性聚酯在較低溫度或短期濕度下不會降解。浸入溫水中會降解,這意味著塑料可以在家中堆肥。