科學家將木材變成可回收、可降解的塑料製品

塑料是世界上最大的污染源之一,在自然界中需要數百年才能降解。由美國馬里蘭大學Yuan Yao教授和Liangbing
Hu領導的一個研究小組,從木材副產品中創造了一種高質量的生物塑料,他們希望能夠解決世界上最緊迫的環境問題之一。
事實證明,從石化塑料轉向可再生和可生物降解塑料的努力是棘手的,因為通常生產過程可能需要有毒的化學品,而且價格昂貴,且機械強度和水穩定性往往不足。

但研究人員利用木材副產品取得了突破,顯示出生產更耐用和可持續的生物塑料的希望。

科學家將木材變成可回收、可降解的塑料製品

耶魯大學環境學院(YSE)工業生態學和可持續系統助理教授Yuan Yao在《自然-可持續發展》上發表的一項研究概述了將天然木材的多孔基質解構成漿料的過程。研究人員表示,所得到的材料表現出很高的機械強度、容納液體時的穩定性和抗紫外線的能力。它還可以在自然環境中回收或安全地進行生物降解,與石油基塑料和其他可生物降解的塑料相比,其生命周期對環境的影響較小。

為了創建漿料混合物,研究人員使用了一種木粉,一種通常在木材廠被作為廢物丟棄的加工殘渣,並用一種可生物降解和可回收的深層共晶溶劑(DES)解構木粉的鬆散、多孔結構。由此產生的混合物,其特點是再生木質素和纖維素微/納米纖維之間的納米級糾纏和氫鍵,具有高固體含量和高粘度,可以在不破裂的情況下進行澆注和軋制。

科學家將木材變成可回收、可降解的塑料製品

隨後,Yao領導了一項全面的生命周期評估,以測試該生物塑料與公用塑料的環境影響。將生物塑料的薄片埋入土壤中,兩周後斷裂,三個月後即可完全降解;此外,研究人員表示,生物塑料可以通過機械攪拌重新分解到泥漿中,這也使得DES可以回收和重復使用。

科學家將木材變成可回收、可降解的塑料製品

馬里蘭大學材料創新中心教授、論文合著者Liangbing Hu說,這種生物塑料有很多應用。它可以被塑造成一種薄膜,可用於塑料袋和包裝–這是塑料的主要用途之一,也是產生廢物的原因。Hu還表示,由於這種生物塑料可以被塑造成不同的形狀,因此它也有可能用於汽車製造。

研究團隊繼續研究的一個領域是,如果擴大這種生物塑料的製造規模,對森林的潛在影響。雖然目前該工藝在製造過程中使用了木材副產品,但研究人員表示,他們敏銳地意識到,大規模生產可能需要使用大量的木材,這可能會對森林、土地管理、生態系統和氣候變化等產生深遠的影響。

科學家將木材變成可回收、可降解的塑料製品

Yao說,研究團隊已經開始與一位森林生態學家合作,建立森林模擬模型,將森林的生長周期與生產過程聯系起來。她還看到了一個機會,可以在YSE與從事森林相關領域工作的人合作。

來源:cnBeta