每年制造约3亿吨塑料产品,其中很大部分为一次性塑料制品。使用时间仅为几分钟的塑料吸管可能需要几百年的时间才能实现完全降解,影响环境和生态系统。并且,有大量的研究表明塑料制品在使用过程中会持续释放微塑料,威胁人类健康。目前,市面上有纸吸管和可降解聚乳酸吸管作为替代。但是聚乳酸吸管不耐热且原料昂贵,纸吸管容易坍塌,影响使用。因此,开发一种制备具有优异的力学强度和耐热性能、不释放微塑料的可降解一次性
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每年制造约3亿吨塑料产品,其中很大部分为一次性塑料制品。使用时间仅为几分钟的塑料吸管可能需要几百年的时间才能实现完全降解,影响环境和生态系统。并且,有大量的研究表明塑料制品在使用过程中会持续释放微塑料,威胁人类健康。目前,市面上有纸吸管和可降解聚乳酸吸管作为替代。但是聚乳酸吸管不耐热且原料昂贵,纸吸管容易坍塌,影响使用。因此,开发一种制备具有优异的力学强度和耐热性能、不释放微塑料的可降解一次性吸管的材料是大势所趋。
当前,塑料污染已经成为地球上直逼气候变化的另一重大威胁,因为它正在急剧而不可逆地污染每一种自然系统,并危及越来越多的生物。海洋也是如此。海洋塑料垃圾污染有多严重?据统计,每年塑料废弃物超过3000万吨,其中有超过800万吨的塑料垃圾被直接丢弃或从陆地通过河道、风力终进入海洋。
目前,几乎所有类型的塑料都已经在海洋中找到,其中80%以上是聚乙烯(PE)、聚(PP)、尼龙(PA)、聚(PVC)等非降解树脂材料,它们在海水中受光、风化、涡流机械和生物群的不断作用,终形成直径小于5毫米的“微塑料”。由于难以降解,这些微塑料会不断积累,不仅会影响海鸟、鱼和其他海洋生物,也将逐渐通过食物链影响人类。
研究表明,海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。海面及近海处平均温度17℃、海面以下大部分水温为0-4℃。海洋微生物数量除了近海区密度略大外,大洋中微生物密度平均每毫升只有几个至几十个,与堆肥降解过程中每升土壤中的微生物数量相比,几乎可以忽略。海洋环境的这种特点极大抑制了聚酯材料在海水中的降解性能。以陆地上常用的生物降解塑料PLA为例,堆肥条件下,PLA标准样条50天左右失重达到70%;但是在自然海水中放置1年也没有观察到明显失重。
不过令人欣喜的是,通过对不同材料在海水中降解过程和降解机制的深入研究,科研人员将非酶促水解与生物降解过程相结合,已经设计研制出了一类海水中可降解的聚合物,这类高分子材料在功能主链中嵌入了易水解的位点或片段,不仅具有通用塑料相媲美的使用性能,同时可以在海水、土壤、淡水等自然环境中降解,是一种全自然域可降解的高分子材料。
这只是迈出步。作为新的可降解材料,还需要经受相关材料标准和检测标准的进一步验证。而作为新的海水降解的塑料制品,还需要结合市场需求进行材料筛选,并将复杂的合成工艺进行生产放大,仍然道远。
常见“可降解塑料”真的那么容易降解吗?
在这一大类“可降解塑料”中,常见的算是聚乳酸(PLA)。PLA 由淀粉发酵产生的乳酸聚合而成,因为原材料来源于植物,加上“可迅速降解”的宣传,因此容易被误认为是一种优良的环保材料。另外,相较于其他可降解材料,PLA 的生产技术成熟,成本也较低,在一些行业和地方也被推为一次性塑料的替代材料。
但是,PLA的生物可降解性不是无条件的,更不是完全没有环境危害的。PLA生物降解需要满足基本的两个条件:50%-60%的湿度和50-70摄氏度的温度。在此条件下,微生物才有可能经历数月甚至更长的时间逐步将PLA分解。从另一个角度来看待这个问题,即不满足温湿度条件的环境下,PLA不能被降解。

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