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科学家将木材变成可回收、可降解的塑料制品
作者:来源:访问:132时间:2021-04-02

塑料是世界上最大的污染源之一,在自然界中需要数百年才能降解。由美国马里兰大学Yuan Yao教授和Liangbing Hu领导的一个研究小组,从木材副产品中创造了一种高质量的生物塑料,他们希望能够解决世界上最紧迫的环境问题之一。 事实证明,从石化塑料转向可再生和可生物降解塑料的努力是棘手的,因为通常生产过程可能需要有毒的化学品,而且价格昂贵,且机械强度和水稳定性往往不足。

但研究人员利用木材副产品取得了突破,显示出生产更耐用和可持续的生物塑料的希望。

耶鲁大学环境学院(YSE)工业生态学和可持续系统助理教授Yuan Yao在《自然-可持续发展》上发表的一项研究概述了将天然木材的多孔基质解构成浆料的过程。研究人员表示,所得到的材料表现出很高的机械强度、容纳液体时的稳定性和抗紫外线的能力。它还可以在自然环境中回收或安全地进行生物降解,与石油基塑料和其他可生物降解的塑料相比,其生命周期对环境的影响较小。

为了创建浆料混合物,研究人员使用了一种木粉,一种通常在木材厂被作为废物丢弃的加工残渣,并用一种可生物降解和可回收的深层共晶溶剂(DES)解构木粉的松散、多孔结构。由此产生的混合物,其特点是再生木质素和纤维素微/纳米纤维之间的纳米级纠缠和氢键,具有高固体含量和高粘度,可以在不破裂的情况下进行浇注和轧制。

随后,Yao领导了一项全面的生命周期评估,以测试该生物塑料与公用塑料的环境影响。将生物塑料的薄片埋入土壤中,两周后断裂,三个月后即可完全降解;此外,研究人员表示,生物塑料可以通过机械搅拌重新分解到泥浆中,这也使得DES可以回收和重复使用。

马里兰大学材料创新中心教授、论文合著者Liangbing Hu说,这种生物塑料有很多应用。它可以被塑造成一种薄膜,可用于塑料袋和包装--这是塑料的主要用途之一,也是产生废物的原因。Hu还表示,由于这种生物塑料可以被塑造成不同的形状,因此它也有可能用于汽车制造。

研究团队继续研究的一个领域是,如果扩大这种生物塑料的制造规模,对森林的潜在影响。虽然目前该工艺在制造过程中使用了木材副产品,但研究人员表示,他们敏锐地意识到,大规模生产可能需要使用大量的木材,这可能会对森林、土地管理、生态系统和气候变化等产生深远的影响。

Yao说,研究团队已经开始与一位森林生态学家合作,建立森林模拟模型,将森林的生长周期与生产过程联系起来。她还看到了一个机会,可以在YSE与从事森林相关领域工作的人合作。


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