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继“木头玻璃”之后再创突破!胡良兵创新性合成“木头塑料”,三个月即可完全降解

olivia chan

近来,“碳中和”概念一直讨论不断。碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量,实现正负抵消,达到相对“零排放”。科学界在节能减排的努力上从未停息,但从石化塑料转向可再生和可生物降解塑料的路途并不容易。生产过程可能需要有毒化学品,而且价格昂贵,机械强度和水稳定性往往不足。

近日,曾造出“木头玻璃”的著名科学家——“木头大王”胡良兵又出新成果:利用木材副产品取得了生产更耐用和可持续的生物塑料。

为了从木头中生成生物质基塑料,研究人员使用了通常在木材厂中作为废物丢弃的木屑残渣,并用一种可生物降解和可回收的深层共晶溶剂(DES)解构了粉末的松散、多孔结构。由于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,所得混合物表现出了高固体含量和高粘度,可以浇注和轧制而不破裂。

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(一种坚韧、可生物降解和可回收的木质纤维生物塑料,图源Nature Sustainability)

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。

随后,研究团队对这种新合成“木头塑料”进行了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。埋在土壤中的生物材料片材在两周后断裂,三个月后已经完全降解;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,这也使得该材料可以回收和重复使用。

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(木质纤维生物塑料和 PVC 材料的室外降解性对比,图源Nature Sustainability)

“在我看来,这才是这种塑料真正的优点:它都可以回收或生物降解,”来自耶鲁大学环境学院的共同通讯作者姚远(音译)表示,“我们已经最大限度地减少了进入大自然的废物。”

胡良兵说,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。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。

尽管是一项激动人心的发现,但研究团队还需要探索的是这种生物塑料在量产之后是否会对森林产生负面影响。虽然目前该工艺在制造过程中只使用了木材的副产品,但研究人员表示,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。

参考资料:

http://phys.org/news/2021-03-wood-plastic.html


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