比纸降解还快的塑料找到了！看看生物塑料都出现了哪些新技术吧

世卫组织海洋研究所的研究人员对各种秸秆材料在海洋条件下的降解率进行了比较研究，结果表明，二醋酸纤维素（CDA）和聚羟基烷酸酯（PHA）等可生物降解的材料比传统塑料降解得更快。研究人员测定了商业饮用水吸管在近海中的寿命，并开发出一种降解速度比纸还快的生物塑料吸管原型。


世界卫生组织国际研究所（WHOI）的一项研究表明，一些可生物降解吸管在海洋环境中可在 16 周内降解 50%，是传统塑料的可持续替代品，有助于减少海洋污染。


吸管是海岸线上最常见的塑料垃圾之一。随着塑料产品的生产、消费和处理不断增加，科学家和制造商们正在开发替代材料，这些材料既能发挥同样的功效，又不会加剧持续的环境塑料污染。


“生物塑料”（Bioplastic）是生物基塑料和生物降解塑料的统称，即满足“生物基”或者“可以生物降解”特性中至少一个即可认为是生物塑料。这种塑料对化石燃料消耗很少，不含聚氯乙烯、邻苯二甲酸酯等有毒物质，可再生、可降解，能够很大程度上减少对环境的污染和破坏，是传统塑料的重要替代品。近年来，从食品包装到电子产品外壳，生物塑料已逐渐应用于各种日常消费品。看看生物基塑料都有哪些吧。


1、二醋酸纤维素


来源于木浆的二醋酸纤维素 (CDA) 也是另一种常见的生物基塑料，广泛应用于香烟过滤嘴、纺织品、涂料、薄膜、食品包装以及眼镜框架和工具把手等其他物品中。它在海洋中的分解和降解速度远远快于之前的假设。研究人员在定制的海水中培养了近350个CDA样本和对照样本，并为实验系统配备了连续的海水流。当海水流过样品时，研究人员使用各种技术检测这些样本的降解情况。时间推移照片和质量损失测量记录表明，CDA材料在海水中以数月的时间尺度解体，这比之前假设的降解时间大大缩减了。


生物基塑料是一种旨在通过利用其环境效益来实现可持续利用目标的举措，虽然部分研究团队在新材料研发上取得了一定成效，但大多数改进的和有前途的生物基塑料仍处于研究阶段，距离大规模推广应该还有很长一段时间。


根据德国汉诺威大学生物塑料和生物复合材料研究所 (Institute for Bioplastics and Biocomposites，IfBB) 的数据，2018年全球生产了261万吨生物基塑料，但这其实还不到全球塑料产量的1%。随着人类对塑料的需求持续增长，对更可持续的塑料解决方案的需求也在不断增长。到2021年，统计数据显示生物基塑料的占比已上升到世界塑料产量的1.5%，占欧洲塑料产量的2.3%。因此，在短时间内，生物基塑料还不能成为终结全球塑料污染的有效有段。


2、PEF


生物基呋喃聚酯（PEF），是以2,5-呋喃二甲酸（FDCA）为二酸单体聚合得到的一类聚酯。


FDCA作为100%生物质单体，可从玉米以及非粮农作物、秸秆、木屑等生物质原料中提取。其具有与石油基单体对苯二甲酸(TPA)相近的结构和物性，可用于合成高性能聚酯、聚酰胺和环氧树脂，于2004年被美国能源部确定为12种最具潜力的生物基平台化合物之一，也被视为“沉睡中的巨人”。


PEF的氧气阻隔性，是PET的10倍；


PEF的二氧化碳阻隔性，是PET的6至10倍；


PEF的阻湿性是PET的2倍。


PEF是一种100％植物基、完全可回收的塑料材料，应用广泛，例如瓶子、包装、薄膜、纤维和纺织品，这些都是主要的终端市场。此外，还可用于电子产品和汽车零部件。


3、180天内降解的保鲜膜


保鲜膜是厨房里最常见的塑料产品之一。传统的保鲜膜不能降解，被掩埋后，塑料中的塑化剂可能会渗透到土壤和水中，辗转进入人体内，威胁人们健康。图中的保鲜膜名为Great Wrap，由澳大利亚一家生物材料公司研发。他们首先通过提取和塑化废弃马铃薯皮中的淀粉生成了一种黏膜，再将淀粉黏膜与用过的食用油和木薯等淀粉类根茎类蔬菜混合，改变其聚合物结构，使其具有可拉伸性，实现和保鲜膜一样的效果。因为主要成分是淀粉，使用后的保鲜膜会于180天内在垃圾填埋场或工业堆肥中分解。


4、“自产自销”的肉皮包装


在一些国家，肉皮被认为是肉类行业的副产品，存在一定的浪费现象。冰岛设计工作室At10认为既然我们需要吃肉，就应该尽可能负责，把能利用上的资源都用上，以减少对地球的污染。为此，他们将各种当地常食用动物的肉皮煮沸，提取该过程中释放的胶原蛋白和明胶所产生的凝胶状物质，制成了一种用于热狗肠等肉类食品的生物塑料包装。设计师们希望用这种方式来倡导更多人将整个动物而不仅仅是可食用部分纳入生产与消费的过程，同时引导人们重新思考自己与食物资源之间的关系。


5、记录“生态声音”的黑胶唱片


图中的12英寸黑胶唱片由音乐和可持续发展团体Evolution Music制作，该团队的成员基本都是既关注音乐也关注气候变化的独立音乐爱好者，他们花费了将近四年时间，最终寻找到一种能替代传统黑胶唱片所用的PVC材料、不会影响胶片音质也不会产生有害物质的生物有机填料，并配套研发了一种用于生物塑料的固体添加剂，以确保新材料可以适配和传统唱片一样的生产工艺。唱片中收录了众多关注生态保护的音乐家创作的曲目，出售唱片的收益则被捐赠给了各种应对气候变化的公益组织。


6、带有自然香味的房间隔断


设计工作室Crafting Plastics和Office MMK联手开发了一种由3D打印技术和生物塑料制成的房间隔断，隔断的形状类似珊瑚和树叶纹路，可以根据使用者的喜好进行调整，并在生命周期结束的60-120天内实现生物降解。由于选用的生物塑料是玉米淀粉和糖制成的，所以在加热时，材料出现了一种烘焙面包的香味，这种味道给了设计师们新的灵感：一般的塑料制品是没有味道的，如果能给生物塑料创造一种宜人的气味，就能让消费者们将其与自然事物联系起来，从而选择更具有环保性的生物塑料产品。


7、可去皮可食用的果汁瓶


这款名为GoneShells的果汁包装瓶是由Tomorrow Machine工作室与果汁饮料企业Eckes Granini合作开发的一种包装原型，旨在解决大多数饮料存在的“液体3分钟就喝完，瓶子30年后还在”的塑料包装污染问题。瓶子整体都是由马铃薯淀粉基材料制成，内外部都涂有一层生物基防水屏障，以便保存果汁。仔细看会发现，瓶子上半截是螺旋状的。消费者喝完果汁后，可以像剥水果皮一样顺着螺旋方向将生物塑料剥成一根长条，这个过程会破坏防水屏障，随后将其放入水里或者进行堆肥，就能实现瓶身的生物分解。


8、大型海藻制成的夹克雨衣


很多服装设计师都在尝试用生物塑料制作服装，但很多设计还停留在“时装”层面，日常生活中的适用范围有限。但本来就以塑料为基础的雨衣是个例外，图中是纽约设计师Charlotte McCurdy用生物塑料制作的一件夹克式雨衣，该材料完全由海洋中大型藻类衍生的生物聚合物组成，它们通过热量结合在一起，在定制模具中进行固化，凝固后会被涂上一层薄薄的植物基蜡层，以实现防水功能。设计师希望以这件能够抵御大雨的雨衣为象征，向更多人发出呼吁，即我们已经拥有了对抗气候危机所需的工具和技术。


9、把“入侵者”做成闹钟外壳


外来入侵物种会改变甚至危害本土生物多样性。当前，英国很多河流里都遭到了一种来自亚洲的螃蟹“接管”，皇家艺术学院毕业生Jeongwon Ji认为，与其把它们当垃圾清理，不如当成一种资源来利用。于是，她从入侵螃蟹的蟹壳中提取出甲壳素，将其与水和少量甘油结合在一起进行固化，制作出了一种完全无毒的生物塑料，并将其用作闹钟、加湿器、电脑触控板、手电筒和WiFi路由器等电子设备的塑料外壳。受技术所限，材料在固化时会发生一定程度的变形，但这种粗糙感反而给电子设备增加了一丝“自然有机”的气质。


10、赋予过期鸡蛋的“新使命”


根据粮农组织的数据，全球鸡蛋产量在过去二十年稳步增长，从2000年的约51万吨增加到2020年的近87万吨。与此同时，全球每年有17%以上的食物被浪费，其中就包括保质期短、容易在加工和运输过程中碎掉的鸡蛋。为此，德国设计师Basse Stittgen收集了大量过期鸡蛋，将脱水后磨成粉末的蛋清和压成小块的蛋壳混合并放入铝模具中，在200度下进行热压，从而形成了一系列基于蛋白质的、无需任何额外增塑剂的生物塑料餐具。设计师希望以此提示消费者：每一份资源都是宝贵且易碎的，需要轻拿轻放，就像鸡蛋一样。


文章来源： cnBeta，CHINAPLAS国际橡塑展，可持续发展经济导刊
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551139.html
来源：贤集网
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