研究人员发明了百分百可降解的“大麦塑料”

巨大的塑料岛漂浮在我们的海洋中，微小的塑料颗粒也存在于我们的体内。塑料因其耐用性、可塑性和低成本，在包装、服装和飞机部件等多个领域无处不在。但塑料也有其弊端。塑料会污染自然，难以回收，且其生产排放的二氧化碳量超过所有航空交通的总和。

现在，哥本哈根大学植物与环境科学系的研究人员发明了一种由改性淀粉制成的新材料，这种材料能够在自然环境中完全分解——而且只需两个月。该材料采用农作物等天然植物材料制成，可用于食品包装等多个领域。

植物与环境科学系教授安德列亚斯·布莱诺说：“我们面临着巨大的塑料废弃物问题，回收利用似乎无法解决。因此，我们开发了一种新型生物塑料，它比现有的生物塑料更坚固，更耐水。同时，我们的材料是百分之百可生物降解的，如果最终没有被丢进垃圾桶，微生物可以将其转化为堆肥。”

全球仅有约9%的塑料被回收利用，其余部分则被焚烧、最终进入自然环境或被倾倒在巨大的塑料垃圾填埋场中。

布莱诺教授表示，尽管生物塑料已经存在，但这个名字具有误导性。尽管今天的生物塑料由生物衍生材料制成，但其中只有一小部分实际上是可降解的，而且仅能在工业堆肥厂的特殊条件下进行。

这位研究人员说：“我认为这个名字不合适，因为最常见的生物塑料如果丢弃在自然环境中并不容易分解。这一过程可能需要很多年，而且其中一些会继续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，也只有很少一部分能够回收，其余部分最终都会成为废物。”

大麦和制糖业废料中的淀粉

这种新材料是一种所谓的生物复合材料，由几种能自然分解的不同物质组成。其主要成分——直链淀粉和纤维素在植物界中普遍存在。直链淀粉可以从许多作物中提取，包括玉米、土豆、小麦和大麦。

研究人员与奥胡斯大学的研究人员合作，共同成立了一家分拆公司，在该公司中，他们开发了一种大麦品种，其籽粒能产生纯直链淀粉。这种新品种很重要，因为与普通淀粉相比，纯直链淀粉在与水相互作用时更不易变成糊状。纤维素是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都含有纤维素。研究人员使用的纤维素是一种所谓的纳米纤维素，由当地制糖业的废料制成。这些纳米纤维素纤维是亚麻和棉花纤维的一千分之一，有助于提高材料的机械强度。

安德列亚斯·布莱诺说：“直链淀粉和纤维素形成长而坚固的分子链。将它们结合起来，我们可以创造出一种耐用且灵活的材料，有可能用于购物袋和我们现在用塑料包裹的商品包装。”

这种新型生物材料的生产方法是通过将原材料溶解在水中并混合在一起，或通过加压加热来实现。这样做会形成小的“颗粒”或芯片，然后可以对其进行加工和压缩成所需的形状。

迄今为止，研究人员仅在实验室中制作了原型。但布莱诺教授表示，在丹麦和世界上许多其他地方开始生产这种材料会相对容易。

他说：“富含直链淀粉的淀粉的整个生产链已经存在。事实上，每年都会生产数百万吨纯土豆和玉米淀粉，供食品工业和其他行业使用。因此，对于该材料的大规模生产，我们大多数成分的供应是有保障的。”

可能减少塑料问题

安德列亚斯·布莱诺和他的研究团队目前正在处理一项专利申请，一旦获得批准，可能会为这种新型生物复合材料的生产铺平道路。因为尽管投入了大量资金用于对塑料进行分类和回收，但研究人员认为这并不会真正成功。这应该被视为一种过渡技术，直到我们最终告别化石基塑料。”

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“高效回收塑料绝非易事。塑料中的不同成分必须相互分离，且塑料类型之间存在巨大差异，这意味着回收过程必须以安全的方式进行，以防止任何污染物混入回收塑料中。同时，各国和消费者都必须对塑料进行分类。这是一项艰巨的任务，我认为我们很难成功完成。相反，我们应该从利用表现类似塑料但不污染地球的新材料的角度重新思考，”Blennow 说道。

这位研究人员已经与两家丹麦包装公司合作，开发食品包装等产品的原型。他还设想了该材料的许多其他用途，例如汽车行业中的汽车内饰。虽然很难预测这种基于大麦的生物友好型塑料何时会上市，但研究人员预测，这种新材料在可预见的未来可能会成为现实。

“我们即将达到可以真正开始与我们的研究团队和公司合作生产原型的阶段。我认为，在未来一到五年内，不同软硬包装的原型，如托盘、瓶子和袋子，都将被开发出来，”Andreas Blennow 总结道。