新型降解塑料誕生，把細(xì)菌孢子“預(yù)埋”進(jìn)塑料！

2024-05-21 1309 蘇州和塑美

在塑料中嵌入細(xì)菌孢子，在塑料使用期間細(xì)菌孢子保持休眠，塑料與土壤接觸后細(xì)菌孢子開(kāi)始蘇醒幫助降解塑料！聽(tīng)起來(lái)是一個(gè)非常神奇有效的組合，在現(xiàn)實(shí)中會(huì)有這樣的產(chǎn)品嗎？

近日，英國(guó)《自然·通訊》雜志刊登了一項(xiàng)新研究，美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校研究人員開(kāi)發(fā)了一種可生物降解的熱塑性聚氨酯（TPU），它充滿細(xì)菌孢子，當(dāng)暴露于堆肥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，會(huì)在其生命周期結(jié)束后逐漸發(fā)芽并自身分解。這項(xiàng)研究有助于緩解塑料污染問(wèn)題，讓我們一起看看這項(xiàng)技術(shù)里有哪些有意思的發(fā)現(xiàn)！

（在堆肥中5個(gè)月的不同分解階段的普通TPU（上）和“活”TPU（下）樣本）

熱塑性聚氨酯（TPU）

熱塑性聚氨酯（TPU）是一種堅(jiān)韌的塑料，廣泛用于手機(jī)殼、鞋、汽車(chē)零部件等產(chǎn)品，但目前這類(lèi)塑料的回收率較低，大部分最終成為填埋垃圾或是進(jìn)入自然環(huán)境中。開(kāi)發(fā)可生物降解聚氨酯的傳統(tǒng)方法通常會(huì)犧牲這種聚合物的機(jī)械性能，所以很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。

細(xì)菌孢子：耐高溫+提高塑料機(jī)械性能

聽(tīng)起來(lái)是一個(gè)非常有效的“塑料填料”，目前的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些改造枯草芽孢桿菌的孢子，在塑料加工極高溫（135℃）的環(huán)境中幾乎完全存活，并且能對(duì)塑料增韌37%，抗拉強(qiáng)度提高30%。嵌入這種孢子的塑料在模擬環(huán)境中被廢棄，并暴露在堆肥的特定營(yíng)養(yǎng)物中，這種狀況可啟動(dòng)該塑料的快速生物降解。

研究人員發(fā)現(xiàn)，嵌入上述細(xì)菌孢子的塑料聚氨酯能在5個(gè)月里實(shí)現(xiàn)90%以上的塑料生物降解，還能讓該塑料的韌性比沒(méi)有嵌入這種細(xì)菌孢子的熱塑性聚氨酯提高約37%。

目前，該細(xì)菌孢子可用于可降解生物復(fù)合材料TPU。孢子的熱激耐受性通過(guò)適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化（ALE）得到增強(qiáng)。生物復(fù)合TPU是通過(guò)熱熔擠出制備的，其中休眠孢子充當(dāng)顆粒填料，增強(qiáng)TPU基質(zhì)的機(jī)械性能。在壽命結(jié)束測(cè)試期間，發(fā)芽的細(xì)菌細(xì)胞促進(jìn)了TPU的分解。