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能够自我降解的塑料,是什么样子?

更新时间:2021-08-18 08:34:05 点击次数:336 次

酶是生物体内反应的加速器,也是不少工艺流程必备的催化原料。可以说,酶的存在,让不少改变生活的化学反应成为可能。现在,这种物质有了新的应用场景:科学家们开始将酶加到塑料中,通过酶实现塑料的无害化处理。

用生物来解决塑料分解问题

能够被酶处理的塑料,是当前环保型塑料的一个重要——生物可降解塑料,这类塑料原料来自于自然界的可再生碳源,在具备一定发酵降解的条件下,可被生物或者生物物质(如细菌、霉菌、真菌和藻类等)降解。当前被应用在生物可降解塑料过程中的主要为微生物。

新工艺发展条件下,生物可降解塑料的生产工艺有了更多的选择。近期,德国弗劳恩霍夫研究院应用聚合物材料研究所(Fraunhofer IAP )的研究人员就开发了一种用酶分解塑料的新工艺,他们将酶嵌入了塑料当中。形成一种新的生物可降解塑料,塑料所处环境的温度、湿度等达到所添加酶适宜的活跃环境条件,就可以实现塑料的自我分解。


相同思路下,加利福尼亚大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究人员也发明了类似的塑料降解新方法, 他们利用酶改变了塑料的结构,仅在几周时间内,就能让塑料在稍高温度和水的作用下完全分解,不仅如此,已分解的塑料还会成为土壤微生物的养料,真正成为 “可堆肥塑料”。

高温条件下保持酶活性方法探寻

尽管酶在各色工艺生产尤其是生物科技领域中得到了应用,但是在塑料工艺生产过程中酶的应用却不常见,主要原因是,作为一种生物物质,酶只有在一定的适宜温度下,才能具有活性,但是几乎所有的酶,适宜温度都远远小于塑料生产加工的温度(120℃以上)。

因此,想要让塑料中含有能够自我分解的酶,需要保证酶在高温下不被破坏,这是利用酶来处理塑料的进程中的一大问题。

因此,Fraunhofer IAP 的研究人员采用了一种高度多孔的无机颗粒作为载体,酶被嵌入这些载体中,活性能够更高的被保持,也具有更高的热负荷。这种方法让酶能够适应的温度提升,带有酶的塑料生产过程限制也会更少,大大降低了生物可降解塑料加工难度。

合成树脂

不仅如此,该团队还将这种颗粒压入了颗粒内部,与把酶添入塑料表面相比,将酶压入塑料内部加大了生产工艺的难度。但该研究所在施瓦茨海德的生物聚合物加工试验工厂负责人 Thomas Büsse 表示,由于颗粒在塑料内部,酶与塑料的结合方式更为柔性,能防止材料表面出现影响塑料功能的磨损迹象。

对于另外一个研究团队加利福尼亚大学团队来说,他们解决保持酶活性问题的方法是将一种酶包裹在特定分子中,利用分子来隔绝外部高温等对酶活性的破坏。从而实现塑料能够自我降解。

生物可降解技术环保前景畅想

以酶为主的生物可降解塑料工艺的发展,代表着人们对塑料处理技术的新认识。这一种新型塑料,为人们处理塑料问题与其他环境问题提供了新的选择。

从塑料生产方面来看,塑料制品短时间内还是人们生活中不可缺少的一部分,其生产需要耗费大量化石原料,生物可降解技术的发展大多以生物来源的碳材料为主,即淀粉、秸秆等可再生材料,这些碳源大大开拓了塑料生产的原料来源,减少了化石原料的使用,为减少原油开采以及冶炼过程中的污染提供了一定基础。

从塑料处理过程中看,微生物以及酶的加入,让塑料降解条件少了严苛的温度、湿度限制,塑料达到分解状态的门槛降低。分解速率提升,甚至达到塑料短时间就可以完全分解。从而减少塑料在环境中的存在时间,塑料微粒等问题大大缓解。


而对于我们的护肤品生产过程而言,生物可降解技术的发展,让我们开始思考,能否利用相关处理技术,实现快速降解包装材料的开发与使用。

为了保证产品运输与使用过程中的稳定性,一款护肤产品,不可避免的会使用包装材料,这些包装材料中的塑料如果没有被合理的回收利用,很容易对环境造成不良影响。生物可降解前沿技术的进展突破表明,在减少塑料对环境的影响上,我们在未来还会有更好的选择。

在环保上,我们,能够给地球更好的。


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