新塑料廢棄生物質製成 用途廣最適合食物包裝

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【加拿大都市網】洛桑聯邦理工學(EPFL) 的科學家們已經開發出一種新的、類似PET塑料,可以很容易地從植物的非食用部分製成。這種塑料堅韌、耐熱,對氧氣等氣體有很好的阻隔作用,使其成為食品包裝的理想材料。由於其結構,這種新的塑料還可以進行化學回收,並在環境中降解為無害的糖類。

越來越明顯的是,遠離化石燃料和避免塑料在環境中的積累是應對氣候變化挑戰的關鍵。在這種情況下,人們正在大力開發由非食用植物材料製成的可降解或可回收的聚合物,這些材料被稱為「木質纖維素生物質」(lignocellulosic biomass)

當然,生產有競爭力的生物物質基礎的塑料並不簡單。傳統塑料如此普遍是有原因的,因為它們集低成本、熱穩定性、機械強度、可加工性和兼容性於一身,這些特點是任何替代性塑料的替代品必須匹配或超越的。而到目前為止,這項任務一直具有挑戰性。

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現在,由EPFL基礎科學學院的Jeremy Luterbacher教授領導的科學家們:已經成功開發出一種生物物質衍生的塑料,類似於PET,符合替代目前幾種塑料的標準,同時也更加環保。

「我們基本上只是在廉價的化學品中『煮』木材或其他不可食用的植物材料,如農業廢料,以一步到位地生產塑料前身,」Luterbacher說,「通過在塑料的分子結構中保持完整的糖結構,化學反應比目前的替代品要簡單得多。」

這項技術是基於Luterbacher和他的同事在2016年發表的一項發現,其中添加醛可以穩定植物材料的某些部分,避免它們在提取過程中被破壞。通過重新利用這種化學成分,研究人員能夠重建一種新的有用的生物基化學品作為塑料前身。

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該研究的第一作者Lorenz Manker說:「通過使用不同的醛(乙醛而不是甲醛),我們可以簡單地將『粘性』基團夾在糖分子的兩邊,然後使它們能夠作為塑料構件。通過使用這種簡單的技術,我們能夠將高達25%重量的農業廢棄物,或95%的純化糖,轉化為塑料。」

這些塑料的多方面特性可以使它們可以應用於從包裝和紡織品到醫藥和電子。研究人員已經製成了包裝薄膜、可紡成衣服或其他紡織品的纖維,以及用於3D打印的長絲。

Luterbacher說:「這種塑料具有非常令人興奮的特性,特別是在食品包裝等應用方面。而使這種塑料獨特的是存在完整的糖結構。這使得它非常容易製造,因為你不必修改自然界給你的東西,而且降解簡單,因為它可以回到自然界中已經很豐富的分子。」

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圖片:EPFL

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