科学家们发明了一种由大麦淀粉和甜菜废料制成的可降解塑料，有望减少塑料污染并降低生产碳足迹。

不同塑料材料的降解实验。左上角是一个常见的LDPE塑料薄膜。顶部中间和右边分别是研究人员的直链淀粉基生物塑料和玉米淀粉制成的塑料。底部是三个不同的袋子，由传统的生物塑料制成。A)显示实验的开始。B)显示8天后的降解，C)11天后的降解，D)21天E 41天和F)54天后的降解。图片来源：Andreas Blennow

哥本哈根大学的研究人员创造了一种由大麦淀粉和甜菜废料纤维混合制成的新材料。这种材料不仅坚固，而且在自然环境中能完全分解成堆肥。长期来看，研究人员希望他们的发明能够减少塑料污染并降低塑料生产的碳足迹。

目前，海洋中漂浮着大量塑料岛，微塑料颗粒也进入了人体。塑料因其耐用性、可塑性和低成本而广泛应用于包装、服装和航空器零件，但其负面影响不容忽视。塑料污染环境，难以回收，其生产排放的二氧化碳甚至超过了所有航空交通的总和。

哥本哈根大学植物与环境科学系的研究人员发明了一种由改良淀粉制成的新材料，可以在自然环境中完全分解，并且只需两个月时间。该材料采用天然植物材料制成，可用于食品包装等多种用途。

“我们面临巨大的塑料废物问题，回收无法解决。因此，我们开发了一种新型生物塑料，比现有的生物塑料更坚固，更能耐水。同时，我们的材料是100%可生物降解的，如果进入自然环境，可以被微生物转化为堆肥，”哥本哈根大学植物与环境科学系的Andreas Blennow教授说。

全球仅有约9%的塑料被回收，其余的要么被焚烧，要么流入自然或被丢弃在巨大的塑料垃圾填埋场中。

Blennow指出，现有的生物塑料名称具有误导性。尽管它们是由生物衍生材料制成，但实际上只有一小部分是可降解的，而且仅在工业堆肥厂的特殊条件下才能降解。

“我认为这个名称并不合适，因为最常见的生物塑料如果丢进自然环境中并不容易分解。这个过程可能需要很多年，一些生物塑料仍会以微塑料的形式污染环境。需要专门的设施来分解生物塑料，即便如此，也只有很小一部分可以被回收，其余的仍会变成废物，”Blennow说。

大麦淀粉与糖业废料

这种新材料是一种所谓的生物复合材料，由几种不同的天然物质组成，能够自然分解。其主要成分，直链淀粉和纤维素，在植物界中非常常见。直链淀粉可以从包括玉米、马铃薯、小麦和大麦在内的多种作物中提取。

研究团队与奥胡斯大学的研究人员合作，成立了一家衍生公司，开发出一种在籽粒中生产纯直链淀粉的大麦品种。这种新品种很重要，因为与普通淀粉相比，纯直链淀粉在遇水时不易变成糊状。

纤维素是一种存在于所有植物中的碳水化合物，我们熟悉的棉花和亚麻纤维以及木材和纸制品中都含有纤维素。研究人员使用的纤维素是一种由本地糖业废料制成的纳米纤维素。这些纳米纤维素纤维比亚麻和棉花纤维小一千倍，是材料机械强度的关键。

“直链淀粉和纤维素形成了长而强的分子链。将它们结合在一起，使我们能够创造出一种耐用且柔韧的材料，可以用于制作购物袋和我们现在用塑料包装的商品，”Blennow说。

这种新型生物材料的生产方法是将原料溶解在水中混合或在压力下加热，形成小“颗粒”或芯片，然后可以加工并压缩成所需的形状。

到目前为止，研究人员仅在实验室中生产了原型。但据Blennow说，在丹麦及世界许多地方开始生产并不困难。

“生产富含直链淀粉的淀粉的整个生产链已经存在。实际上，每年都会生产数百万吨纯马铃薯和玉米淀粉，供食品工业和其他领域使用。因此，我们大规模生产这种材料所需的大部分成分都能轻松获得，”他说。

缓解塑料问题

Blennow和他的研究团队正在申请专利，一旦获批，可能为这种新型生物复合材料的生产铺平道路。尽管有大量资金投入到塑料分类和回收中，Blennow并不认为这会真正成功。回收应被视为一种过渡技术，直到我们彻底告别化石基塑料。

“有效回收塑料并不简单。塑料中的不同成分必须分离，不同种类的塑料差异很大，回收过程必须安全进行，以免污染物进入回收塑料。

与此同时，各国和消费者必须对塑料进行分类。这是一项巨大的任务，我不认为我们能成功。相反，我们应该重新思考利用新材料的方法，这些材料表现如同塑料，但不会污染地球，”Blennow说。

研究人员已经与两家丹麦包装公司合作，开发食品包装等原型。他还设想了许多其他用途，如用于汽车工业的内部装饰。尽管很难说这种环保的大麦基塑料何时能进入市场，但研究人员预测这种新材料在不久的将来可能成为现实。

“我们非常接近于与研究团队和公司合作，真正开始生产原型。我认为在一到五年内，软硬包装如托盘、瓶子和袋子等不同原型的开发是现实的，”Blennow总结道。

本文译自 phys.org，由 BALI 编辑发布。

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