突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环

  从海洋到人体，到处都有微塑料的踪迹。微塑料是塑料制品的微小碎片，它们几乎不可破坏又难以降解，对环境和健康构成严重威胁。加利福尼亚大学圣迭戈分校和 Algenesis 公司的突破性研究发现，基于藻类的聚合物可在七个月内在微塑料水平上进行生物降解，有望成为石油基塑料的替代品。

  微塑料是从日常塑料制品中脱落的微小、几乎不可破坏的碎片。随着我们对微塑料的了解慢慢的变多，情况也慢慢变得糟。我们已在海洋和土壤中发现了大量的微塑料，现在我们又在最不可能的地方发现了它们：我们的动脉、肺部甚至胎盘。微塑料需要 100 到 1000 年的时间才能分解，与此同时，我们的地球和身体每天都在受到这些材料的污染。

  寻找传统石油基塑料和微塑料的可行替代品从未像现在这样重要。加州大学圣迭戈分校的科学家和材料科学公司 Algenesis 的最新研究表明，他们研制的植物基聚合物能在七个月内完成生物降解，即使是微塑料级别的生物降解。这篇论文发表在《科学报告》杂志上，其作者都是加州大学圣地亚哥分校的教授、校友或前研究科学家。

  我们起步了解微塑料的影响。我们对环境和健康影响的了解还只是皮毛，论文作者之一、Algenesis 公司联合创始人、化学与生物化学教授 Michael Burkart 说。我们正试图为已经存在的材料寻找替代品，并确保这些替代品在常规使用的寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集，这并不容易。

  论文的另一位作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说：大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解，我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其做测量。他同时也是化学与生物化学教授和 Algenesis 公司的共同创始人。

  为了测试其生物降解性，研究小组将其产品研磨成细微颗粒，并使用三种不同的测量工具来确认，当将其放入堆肥中时，这样一种材料正在被微生物消化。

  第一个工具是呼吸计。当微生物分解堆肥材料时，它们会释放二氧化碳（CO2），呼吸计会对其做测量。这些结果与纤维素的分解进行了比较，纤维素被认为是 100% 生物降解性的行业标准。植物基聚合物的生物降解率几乎达到了纤维素的 100%。

  石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的颗粒计数显示，跟着时间的推移，EVA 基本上没有生物降解，而 TPU 在第 200 天时已基本消失。资料来源：Algenesis 公司

  接下来，研究小组使用了水漂浮法。由于塑料不溶于水且会漂浮，因此很容易从水面上舀起。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的石油基微塑料都被回收，这在某种程度上预示着它们都没发生生物降解。另一方面，90 天后，只有 32% 的藻类微塑料被回收，这表明超过三分之二的藻类微塑料已经生物降解。200 天后，只有 3% 的微塑料被回收，表明 97% 的微塑料已经消失。

  最后一项测量是通过气相色谱/质谱仪（GCMS）进行化学分析，检测到了用来制造塑料的单体的存在，表明聚合物正在被分解成最初的植物材料。扫描电子显微镜进一步显示了微生物如何在堆肥过程中定植于可生物降解的微塑料中。

  论文共同作者、生物科学学院教授兼 Algenesis 公司联合创始人斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说：这样一种材料是第一种在使用的过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案。这其实就是一种不会让我们生病的塑料。

  在通往可行性的漫长道路上，创造石油基塑料的环保型替代品只是其中的一部分。目前的挑战是如何将这种新材料用于原本为传统塑料制造的现有生产设备上，而 Algenesis 公司在这方面正在取得进展。他们已与多家公司合作，生产使用加州大学圣地亚哥分校开发的植物基聚合物的产品，包括用于涂层织物的特瑞堡公司和用来生产手机壳的犀牛盾公司。

  Burkart 表示：当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们正真看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们大家都希望给人类带来希望。这是可能的。