科學家們發明了一種由大麥澱粉和甜菜廢料製成的可降解塑料，有望減少塑料污染並降低生產碳足跡。
哥本哈根大學的研究人員創造了一種由大麥澱粉和甜菜廢料纖維混合製成的新材料。這種材料不僅堅固，而且在自然環境中能完全分解成堆肥。長期來看，研究人員希望他們的發明能夠減少塑料污染並降低塑料生產的碳足跡。
目前，海洋中漂浮着大量塑料島，微塑料顆粒也進入了人體。塑料因其耐用性、可塑性和低成本而廣泛應用於包裝、服裝和航空器零件，但其負面影響不容忽視。塑料污染環境，難以回收，其生產排放的二氧化碳甚至超過了所有航空交通的總和。
哥本哈根大學植物與環境科學系的研究人員發明了一種由改良澱粉製成的新材料，可以在自然環境中完全分解，並且只需兩個月時間。該材料採用天然植物材料製成，可用於食品包裝等多種用途。
「我們面臨巨大的塑料廢物問題，回收無法解決。因此，我們開發了一種新型生物塑料，比現有的生物塑料更堅固，更能耐水。同時，我們的材料是100%可生物降解的，如果進入自然環境，可以被微生物轉化為堆肥，」哥本哈根大學植物與環境科學系的Andreas Blennow教授說。
全球僅有約9%的塑料被回收，其餘的要麼被焚燒，要麼流入自然或被丟棄在巨大的塑料垃圾填埋場中。
Blennow指出，現有的生物塑料名稱具有誤導性。儘管它們是由生物衍生材料製成，但實際上只有一小部分是可降解的，而且僅在工業堆肥廠的特殊條件下才能降解。
「我認為這個名稱並不合適，因為最常見的生物塑料如果丟進自然環境中並不容易分解。這個過程可能需要很多年，一些生物塑料仍會以微塑料的形式污染環境。需要專門的設施來分解生物塑料，即便如此，也只有很小一部分可以被回收，其餘的仍會變成廢物，」Blennow說。
不同塑料材料的降解實驗。左上角是一個常見的LDPE塑料薄膜。頂部中間和右邊分別是研究人員的直鏈澱粉基生物塑料和玉米澱粉製成的塑料。底部是三個不同的袋子，由傳統的生物塑料製成。A)顯示實驗的開始。B)顯示8天後的降解，C)11天後的降解，D)21天E41天和F)54天後的降解。圖片來源：Andreas Blennow
大麥澱粉與糖業廢料
這種新材料是一種所謂的生物複合材料，由幾種不同的天然物質組成，能夠自然分解。其主要成分，直鏈澱粉和纖維素，在植物界中非常常見。直鏈澱粉可以從包括玉米、馬鈴薯、小麥和大麥在內的多種作物中提取。
研究團隊與奧胡斯大學的研究人員合作，成立了一家衍生公司，開發出一種在籽粒中生產純直鏈澱粉的大麥品種。這種新品種很重要，因為與普通澱粉相比，純直鏈澱粉在遇水時不易變成糊狀。
纖維素是一種存在於所有植物中的碳水化合物，我們熟悉的棉花和亞麻纖維以及木材和紙製品中都含有纖維素。研究人員使用的纖維素是一種由本地糖業廢料製成的納米纖維素。這些納米纖維素纖維比亞麻和棉花纖維小一千倍，是材料機械強度的關鍵。
「直鏈澱粉和纖維素形成了長而強的分子鏈。將它們結合在一起，使我們能夠創造出一種耐用且柔韌的材料，可以用於製作購物袋和我們現在用塑料包裝的商品，」Blennow說。
這種新型生物材料的生產方法是將原料溶解在水中混合或在壓力下加熱，形成小「顆粒」或晶片，然後可以加工並壓縮成所需的形狀。
到目前為止，研究人員僅在實驗室中生產了原型。但據Blennow說，在丹麥及世界許多地方開始生產並不困難。
「生產富含直鏈澱粉的澱粉的整個生產鏈已經存在。實際上，每年都會生產數百萬噸純馬鈴薯和玉米澱粉，供食品工業和其他領域使用。因此，我們大規模生產這種材料所需的大部分成分都能輕鬆獲得，」他說。
緩解塑料問題
Blennow和他的研究團隊正在申請專利，一旦獲批，可能為這種新型生物複合材料的生產鋪平道路。儘管有大量資金投入到塑料分類和回收中，Blennow並不認為這會真正成功。回收應被視為一種過渡技術，直到我們徹底告別化石基塑料。
「有效回收塑料並不簡單。塑料中的不同成分必須分離，不同種類的塑料差異很大，回收過程必須安全進行，以免污染物進入回收塑料。
與此同時，各國和消費者必須對塑料進行分類。這是一項巨大的任務，我不認為我們能成功。相反，我們應該重新思考利用新材料的方法，這些材料表現如同塑料，但不會污染地球，」Blennow說。
研究人員已經與兩家丹麥包裝公司合作，開發食品包裝等原型。他還設想了許多其他用途，如用於汽車工業的內部裝飾。儘管很難說這種環保的大麥基塑料何時能進入市場，但研究人員預測這種新材料在不久的將來可能成為現實。
「我們非常接近於與研究團隊和公司合作，真正開始生產原型。我認為在一到五年內，軟硬包裝如托盤、瓶子和袋子等不同原型的開發是現實的，」Blennow總結道。
