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科学家规划酶活化的可堆肥塑料 能够削减微塑料的污染

发帖时间:2021-09-17 18:29:16

科学家规划酶活化的可堆肥塑料 能够削减微塑料的污染。

   资料内参         发布时刻:2021-04-22 10:08:04 塑料 + 重视专题 最新资讯。
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虽然咱们尽力进行分类和收回,但在美国,依然只要不到9%的塑料被收回,大多数都终究被填埋污染环境。


可生物降解的塑料袋和容器能够供给协助,但假如分类不妥,则会污染本来能够收回的#1和#2塑料。更糟糕的是,大多数可生物降解的塑料需求几个月的时刻才干分化,当它们终究分化时,它们会构成微塑料,或许会积存在海洋和动物体内。


现在,据《天然》杂志报导,能源部劳伦斯伯克利国家试验室(伯克利试验室)和加州大学伯克利分校的科学家们规划了一种酶激活的可降解塑料,这种塑料能够削减微塑料污染,并有望完成塑料的晋级收回。这种资料能够被分化成构件,称为单体的小分子,然后重组成一种新的可分化塑料产品。

科学家设计酶活化的可堆肥塑料 可以减少微塑料的污染

改性塑料(左)在规范堆肥中仅用了三天(右)就分化了,两周后就彻底分化了。


在野外,酶是大天然用来分化东西的,即便咱们死了,酶也会天然分化咱们的身体。因而,在这项研讨中,咱们问自己,酶是怎么生物降解塑料,使其成为天然的一部分?资深作者徐婷说道,她是伯克利试验室资料科学部的资深科学家,一起也是加州大学伯克利分校的化学、资料科学与工程教授。


现在运用的大多数生物可降解塑料一般由聚乳酸(PLA)制成,聚乳酸是一种植物基塑料资料,与玉米淀粉混合制成。还有聚己内酯(PCL),一种生物可降解聚酯,广泛运用于生物医学运用,如安排工程。


但传统的生物可降解塑料的问题是,它们与塑料薄膜等一次性塑料无法区别,所以这些资料的很大一部分终究被扔进了废物填埋场。研讨人员、科学家兼副主任、一起作者科琳·斯考恩(Corinne Scown)表明,即便一个可生物降解塑料容器被存放到有机废物处理设备,它也无法像从前存放过的午饭沙拉那样分化得快,所以终究会污染有机废物。


生物降解塑料的另一个问题是,它们不像一般塑料那么巩固,这便是为什么你不能用一个规范的绿色堆肥袋带着重物的原因。其价值是,生物可降解塑料能够跟着时刻的推移而分化。但徐说,它们依然只能分化成微塑料,微塑料依然是塑料,仅仅小得多。


因而,许和她的团队决议采纳一种不同的办法:将酶“纳米约束”成塑料。


使酶起作用。


因为酶是生命体系的一部分,所以关键在于在塑猜中拓荒一个安全的当地,让酶在被呼唤之前处于休眠状况。


在一系列的试验中,徐和他的合作者在PLA和PCL塑料资猜中嵌入了微量的商业酶伯克霍氏菌脂肪酶(bc -脂肪酶)和蛋白酶K。科学家们还添加了一种酶保护剂,称为四单体随机异型聚合物,或RHP,以协助酶涣散到几个纳米(十亿分之一米)的间隔。


科学家们得到了一个令人震惊的成果,他们发现一般家庭自来水或规范的土壤堆肥能够将这种含有酶的塑料资料转化为一种叫做单体的小分子建筑资料,并在短短几天或几周内消除微塑料。


他们还发现bc—脂肪酶是一种挑剔的“门客”。在脂肪酶将聚合物链转化为单体之前,它必须先捉住聚合物链的结尾。徐解说说,经过操控脂肪酶何时发现链端,有或许保证资料不会降解,直到被热水或堆肥土壤触发。


此外,他们发现这种战略只要在bc -脂肪酶纳米涣散的情况下才有用。在这种情况下,PCL块中仅占分量的0.02%,而不是随机地参加并混合。


纳米涣散使每个酶分子发挥作用,而且没有什么糟蹋,徐说。


考虑到本钱要素,这一点很重要。工业酶能够花费大约10美元每公斤,可是这种新办法只会添加几美分一公斤树脂的生产本钱,因为所需的酶含量很低。

科学家设计酶活化的可堆肥塑料 可以减少微塑料的污染

在伯克利试验室的先进光源进行的x射线散射研讨表征了PCL和PLA塑料资猜中酶的纳米涣散。


联合作者Tom Russell进行的界面张力试验实时提醒了当塑料分化成不同的分子时液滴的巨细和形状是怎么改变的。试验室成果也区别酶和RHP分子。


他说,界面测验能够让你了解到降解进程是怎么进行的。但依据就在堆肥进程中,她的团队经过运用RHPs、水和堆肥土壤成功地从可生物降解塑猜中收回了塑料单体。


罗素是马萨诸塞大学高分子科学与工程学院的客座科学家和教授,他领导了伯克利试验室资料科学部的自适应界面拼装面向结构液体项目。


开发一种价格低廉、简单分化的塑料薄膜能够鼓励农产品制作商用分化塑料来包装新鲜生果和蔬菜,而不是用一次性的塑料包装。因而,斯考恩说,当有机废物被用于厌氧消化或堆肥时,要节省在贵重的塑料包装机器上出资的额定费用。


因为他们的办法能够很好地运用于硬塑料和软塑料,徐期望将他们的研讨扩展到聚烯烃,一种遍及用于制作玩具和电子部件的塑料。


该团队真实的可降解塑料或许很快就会上架。他们最近向加州大学伯克利分校的专利局提交了专利申请。该研讨的一起作者艾伦·霍尔(Aaron Hall)其时是加州大学伯克利分校(UC Berkeley)资料科学与工程专业的博士生,他创立了加州大学伯克利分校的草创公司Intropic materials来进一步开发这项新技术。


在处理塑料问题时,咱们有职责让大天然走上正轨。咱们的研讨是一个杰出的初步,徐说。


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