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可生物降解塑料是可用的

作者:admin | 发布时间:2021-04-26

  熔融挤出的聚己内酯塑料长丝(左)具有包埋在RHP的脂肪酶纳米团簇,在温水(约40℃)条件下36小时内几乎完全降解为小分子。图片来源:物理学家组织网.

  科技日报北京4月25日电(实习记者张家欣)生物降解塑料一直被认为有助于解决塑料污染问题,但今天大多数“可堆肥”塑料袋主要由聚乳酸(PLA)制成,聚乳酸在堆肥过程中不会分解,也会污染其他可回收塑料。然而,根据21日发表在《自然》杂志上的zuixin研究,美国科学家发明了一项新技术:这些可堆肥的塑料仅用热和水就能更容易分解。

可生物降解塑料是可用的

  此前,加州大学伯克利分校的材料科学与工程教授徐婷和他的研究小组发现了一种能够降解有毒有机磷化学物质的酶,并设计了一种叫做随机异聚物或RHP的分子,它包裹着酶,可以在不限制酶的天然韧性的情况下轻轻结合在一起,以保护酶免受分解。RHP由四种类型的单体亚基组成,每个亚基都具有与特定酶表面的化学基团相互作用的化学性质。它们在紫外光下会降解,其浓度低于塑料重量的1个点。

  在这项研究中,研究小组使用了类似的技术。在制造塑料时,他们在RHP包装了数十亿种纳米级可食用聚酯酶,然后将它们嵌入塑料树脂珠中。

  研究发现,RHP包覆的酶不会改变塑料的性能。当暴露在热和水中时,这种酶会除去聚合物涂层材料并分解塑料聚合物。塑料可以在170摄氏度左右熔化,并像普通聚酯塑料一样挤出纤维。就PLA而言,酶可以将其还原为乳酸,乳酸可以“喂养”堆肥中的土壤微生物。聚合物涂层材料也会降解。

  对于PLA,研究人员使用了一种叫蛋白酶K的酶,可以把PLA嚼成乳酸分子;对于聚己内酯(PCL),使用脂肪酶。这两种酶廉价易得。

  要引发塑料降解,只需添加水和少量热量。在室温下,80个点的改性聚乳酸纤维在一周内完全降解。温度越高,降解速度越快。在工业堆肥条件下,改性聚乳酸在50℃下6天内降解。PCL是另一种聚酯塑料,在40℃的工业堆肥条件下,两天内降解。

  通过这一过程生产的塑料中,多达98个点将被降解成小分子。而这个过程避免了微塑料的出现。

  研究人员说,改性聚酯在低温或临时湿度下不会降解。用温水浸泡可以降解,也就是说塑料可以在家里堆肥。

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