大麦淀粉和甜菜废料：解决塑料污染新希望
在哥本哈根大学，研究人员成功开发出一种由大麦淀粉和甜菜废料纤维制成的新型材料。这种材料不仅强度高，而且在自然环境中能够完全降解，转化为堆肥。研究人员希望这项发明能在长远上减缓塑料污染，同时降低塑料生产的碳足迹。
在一个小区的门口，悬挂着一个废旧自行车轮胎做成的装饰。这是一个口袋公园，这个社区用这样的方式来鼓励居民废旧物品回收利用。©️ 绿会融媒·海洋与湿地工作组
塑料的耐用性、可塑性和低成本使其在现代生活中无处不在，从包装、衣物到飞机零件，但塑料的缺点也显而易见。塑料污染严重，自然环境中的塑料难以回收，其生产过程的二氧化碳排放量甚至超过了全球航空交通的总和。现在，哥本哈根大学植物与环境科学系的研究人员开发出了一种可以在自然环境中完全分解的新型材料。这种材料主要由作物中的天然植物材料制成，能够在两个月内完全降解，非常适合用于食品包装等领域。
教授安德烈亚斯·布伦诺（Andreas Blennow）表示：“我们面临着巨大的塑料废物问题，回收似乎无法解决。因此，我们开发了一种新的生物塑料，它比现有的生物塑料更坚固，更能耐水，同时100%可生物降解，如果它未被妥善处理，会被微生物分解成堆肥。”
塑料跑道，摄影©绿会融媒·绿会全球环境治理团队
目前，全球仅有约9%的塑料被回收，其余的要么被焚烧，要么流入自然环境或堆积成巨大的塑料垃圾填埋场。现有的生物塑料虽然由生物来源材料制成，但实际上只有很小一部分在特定工业堆肥厂的条件下才能降解。布伦诺教授认为，生物塑料的名称并不恰当，因为大多数生物塑料如果被丢弃在自然环境中，降解速度极慢，可能需要多年时间，有些甚至会继续以微塑料形式污染环境。
这种新材料是一种所谓的生物复合材料，由多种天然降解的物质组成。其主要成分是在植物界中广泛存在的淀粉和纤维素。研究人员与奥胡斯大学（Aarhus University）的研究人员合作，培育了一种新的大麦品种，该品种在其籽粒中产生纯直链淀粉，这种直链淀粉比普通淀粉在遇水时更不易变成糊状。
纤维素是一种存在于所有植物中的碳水化合物，常见于棉花、亚麻纤维以及木材和纸制品中。研究人员使用的纤维素是由当地糖业废料制成的纳米纤维素，这些纳米纤维素比亚麻和棉花纤维小一千倍，赋予了材料机械强度。安德烈亚斯·布伦诺表示：“直链淀粉和纤维素形成了长而强的分子链。通过将它们结合，我们创造了一种耐用、柔韧的材料，可以用来制作购物袋和其他目前用塑料包装的商品。”
2024年4月，在加拿大渥太华的“塑料条约”政府间谈判委员会第四次会议（INC-4）会场外，“关上水龙头”的雕塑的局部放大图。摄影：Xiuying ©绿会融媒·绿会全球环境治理团队
新生物材料的生产方法包括将原材料溶解在水中混合，或者在高压下加热，从而制造出可加工成所需形状的小“颗粒”。虽然目前研究人员仅在实验室中生产了原型，但布伦诺表示，在丹麦及世界许多地方启动生产相对容易。现有的直链淀粉丰富的淀粉生产链已经存在，每年生产的纯土豆和玉米淀粉可达数百万吨，易于大规模生产这种材料。
布伦诺及其研究团队正准备申请专利，这一专利一旦获得批准，将为新型生物复合材料的生产铺平道路。尽管大量资金已投入到塑料分类和回收中，但研究人员并不认为这一方法会真正成功。布伦诺认为，塑料的有效回收并非易事，不同成分的塑料需要分离，不同种类的塑料差异巨大，处理过程必须安全，以免污染进入再生塑料。同时，国家和消费者必须对塑料进行分类，这是一项艰巨的任务。布伦诺认为，与其在塑料回收上费力，不如重新思考利用新材料，这些材料既能发挥塑料的作用，又不会污染环境。
研究团队已与两家丹麦包装公司合作开发食品包装原型，并设想了该材料的其他应用，例如汽车工业的内饰。尽管尚不清楚这种环保的大麦基塑料何时能投放市场，但布伦诺预测，新材料可能在不久的将来成为现实。“我们已经非常接近与我们的研究团队和公司合作生产原型。我认为，在一到五年内，不同类型的软硬包装，如托盘、瓶子和袋子等原型将会开发出来，”布伦诺总结道。
2024年4月，在加拿大渥太华的“塑料条约”政府间谈判委员会第四次会议（INC-4）会场外，“关上水龙头”的雕塑。摄影：Xiuying ©绿会融媒·绿会全球环境治理团队
这种创新生物材料的诞生，无疑为解决全球塑料污染问题带来了新的希望。通过利用植物源性材料，研究人员不仅为生态环境保护做出了重要贡献，也为未来可持续发展提供了新的思路。
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海湿
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编译 | LYJ
审核 | Daisy
排版 | 绿叶
【参考资料】
https://phys.org/news/2024-06-biodegradable-barley-plastic.htmlhttps://news.ku.dk/all_news/2024/06/researchers-invent-one-hundred-percent-biodegradable-barley-plastic/#:~:text=Researchers%20invent%20one%20hundred%20percent%20biodegradable%20%22barley%20plastic%22,-Sustainability&text=A%20biofriendly%20new%20material%20made,it%20end%20up%20in%20nature.
注*1. 研究团队成员包括 Jens Risbo、Andreas Blennow、Peter Ulvskov、Kim Hebelstrup 和 Marwa Faisal。2. 研究报告已作为项目的一部分发表[https://trace.dk/plastics/biocomposites-to-substitute-plastic/]
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