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环保“魔法”,变木为塑,可能成为现实

废弃塑料对土壤、海洋造成了极大污染。普通可降解塑料的性能暂时还无法完全满足人类需求。

工程师们已经证实,石化塑料向可再生生物降解塑料转化的道路是充满荆棘的。其生产过程可能涉及有毒化学物质,成本高昂,而且成品的机械强度和稳定性也较差。

《自然?可持续性》杂志当地时间3月25日刊文称,美国耶鲁大学环境学院(YSE)助理教授Yuan Yao等人阐述了一种将天然木材的多孔基质分解为浆料的过程。用这种浆料制成的生物质塑料,不仅具有良好的机械强度、稳定性和抗紫外线性能,还能在自然环境中回收(或安全降解)。

与石油基塑料和其他生物降解塑料相比,木浆塑料在生命周期内对环境的影响更小。Yao表示:“我们开发了一种直接、简便的制造工艺,并凭借该工艺生产出了以木材生物质为基础的塑料。这种塑料表现出良好的机械性能。”

为了制造浆料混合物,研究人员选择以木材粉末(木材加工厂遗弃的加工残留物)作为原料,并用一种可生物降解、可循环利用的深共晶溶剂(DES)分解了粉末的疏松多孔结构。再生木质素与纤维素微/纳米原纤之间存在纳米级纠缠和氢键,固含量和黏度较高,可经受铸轧过程而不断裂。

随后,研究人员对木材塑料进行了全面的生命周期评估。他们将木质生物塑料薄片埋入土壤中,发现其在两周后碎裂,三个月后完全降解。

研究人员表示,木质生物塑料可以通过机械搅拌分解成浆料,以实现DES的回收和重复利用。

Yao说:“这种塑料的真正优点在于,它们可以完全回收或生物降解。我们尽量减少了流入大自然的废料。”

论文作者、马里兰大学材料创新中心教授Liangbing Hu指出,木质生物塑料的应用空间非常广阔。例如,它可以被模压成塑料袋和包装薄膜――这是塑料的主要用途之一,也是产生废料的重要源头。此外,它在汽车制造业也颇具应用潜力。

研究人员希望继续调查的问题是:如果扩大这种木质生物塑料的生产,是否会对森林产生不利影响?他们表示,虽然目前在生产过程中使用的是木材副产品,但随着生产规模的扩大,原料出现短缺,木材的大量使用不可避免。这可能会对森林、土地管理、生态系统和气候变化等方面产生深远影响。为此,研究团队已经开始与森林生态学家合作创建森林模拟模型,建立森林生长周期与木质塑料生产过程的关联。

科界原创

编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《自然?可持续性》

期刊编号:2398-9629

原文链接:

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

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