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科学家研制出利用回收废物制成的新型塑料

核心提示:一种由回收废物制成的新型塑料在不到一年的时间内就会降解。这种物质名为聚羟基丁酸酯,不久将被主要用于生产和分解一次性产品,对环境友好。这种创新材料可以通过弗劳恩霍夫生产系统和设计技术研究所IPK及其合作伙伴开发的新工艺进行工业规模生产。
     一种由回收废物制成的新型塑料在不到一年的时间内就会降解。这种物质名为聚羟基丁酸酯,不久将被主要用于生产和分解一次性产品,对环境友好。这种创新材料可以通过弗劳恩霍夫生产系统和设计技术研究所IPK及其合作伙伴开发的新工艺进行工业规模生产。

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日常生活中没有塑料是很难想象的。塑料在包装和消费品中占有重要地位,在汽车和医疗工程等工业应用中也不可或缺。从化石资源中再利用和回收塑料几乎是不常见的做法。最重要的是,它们的降解速度非常缓慢,在未来很长一段时间内都会污染环境。漂浮在海洋上的大片塑料垃圾证明了它们的污染能力。

国际生物经济研究计划

鉴于塑料在世界各地的大量使用,迫切需要制定全球回收战略。越来越多的政府正在诉诸禁令来遏制日益膨胀的塑料垃圾潮。目前还没有找到大规模替代化石塑料的可行方案。正因如此,德国联邦教育与研究部(BMBF)与弗劳恩霍夫IPK、柏林工业大学生物工艺技术系、地区工业伙伴以及来自马来西亚、哥伦比亚和美国的国际研究伙伴密切合作,发起了“国际生物经济”(Bio?konomie International)研究计划。这些研究人员正在开发一种制造聚合物的方法,而不需要动用矿物油、棕榈油和菜籽油等高级资源,因为这些资源的生产对环境非常不利。

一种很像聚丙烯的新型塑料

该新工艺将工业废料(如含有大量矿物残渣的废油脂)转化为聚羟基丁酸酯(PHB)。微生物可以在特殊的发酵过程中代谢这些残留物。它们将PHB沉积在细胞中以储存能量。“即使塑料从细胞中溶解,仍然不能用于工业用途,因为硬化过程需要的时间太长了。”弗劳恩霍夫IPK的微生产技术部门负责人Christoph Hein说。在后期生产阶段,原料必须与下游的化学添加剂混合。例如,研究小组调整了塑化和加工参数,以调整再结晶时间,以适应工业加工的时间。所得生物聚合物的性能与聚丙烯相似。但不同的是,这种塑料在6到12个月内就会完全降解。

在这种生产塑料的方法中,微生物在生物技术过程中合成了整个聚合物。“为此,我们将废弃脂肪等生物残余物转化为可用于技术用途的聚酯。”Hein说。研究人员和他的团队选择了用微生物作为生物催化剂,并用分子方法进行了基因改造。借助于化学净化工艺和广泛优化的材料,他们已经能够开发出满足工业塑料需求的新型材料系列。

不需要石油类合成成分

这种新工艺不仅完全摒弃了以石油为基础的合成成分,而且还成为了绿色塑料替代品。自然产生的微生物可以分解这些新开发的塑料,因此它们不必受到工业堆肥厂降解物质的特殊条件的影响。它们为制造和降解一次性产品和其他一次性物品提供了一个生态友好的替代方案。

该工艺也有助于为某些技术和周期应用生产高质量的塑料零件。这种产品的规格要求更高。它们可能必须表现出特定的几何公差和表面质量,或者具有极高精度的可复制性。研究人员开发了高度专业化的复制工艺来满足这些要求。

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