不浪费,要腐烂

海伦Toogood它始于一壶薄荷;对于布拉德LaPray土豆皮;Gadi Rothenberg使用实验室主食柠檬酸和甘油- +硅胶松饼烤盘。

他们的战术包括合成生物学化学试管,但三个共享一个共同的目标——他们都在对抗的前沿塑料污染创造了新的可降解塑料。

化学家们一直在寻找材料,可以做同样的工作,传统的塑料,但褪色无害环境当他们的工作已经完成。感动令人不安的图片plastic-choked动物和污染严重的河流和海滩,他们产生了大量的新物质纱线从海藻,感觉从牛奶,木头变成了羊毛衬里,和微生物适应把废水变成生物聚合物。

这些产品还在实验室里。一些,如可食用的水香包由海藻,是一个利基市场上的争夺。少数人,如Mater-Bi袋和餐具,已经成为主流。但可生物降解塑料能命令超过它的不到0.5%塑料市场是在每年生产超过3亿吨吗?可生物降解塑料能清洁树篱和健康的海龟的胃的梦想成为现实?答案是复杂的,困惑和争议。

这真的是有争议的——我的意思是,这是一个马蜂窝,”罗兰·盖尔说,环境科学家在美国加州大学圣芭芭拉分校。盖尔是背后的一个人最常被引用塑料统计——到目前为止,我们已经生产了超过八十亿吨的塑料大多数仍在使用,垃圾填埋场或只是散落。

虽然解决塑料污染的问题是讨论在生产和处理链,塑料生物降解的想法似乎仍在阴影里。公众混淆,biobased比生物可降解塑料和塑料吸引更多宣传这两个经常被混为一谈。Biobased塑料通常与传统同行,但由作物和生物原料而非化石燃料。可口可乐的PlantBottle例如,是由大约30%的植物性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。乐高是切换到植物来源1 - 2%的碎片。

但是这些产品不会降低轻轻地在海滩上,他们一样不能溶解fossil-fuel-derived类似物。另一方面,生物可降解塑料,主要由生物质也从化石燃料——得到的关注更少。尽管这一事实十年前科学家计算可生物降解塑料可以代替多达31%的塑料。

很难消化

塑料耐破裂得可怕。烃链很少或根本没有官能团的细菌酶门闩上。此外,他们半晶质结构和链间交联给bug乱糟糟的森林,这意味着即使塑料包含氧组,如聚酯、受到保护。

生物可降解塑料,相比之下,往往小链长度和与氧或氮的团体。目前,有三个主要类别的生物可降解塑料:聚乳酸(PLA), polyhydroxyalkanoates (pha)和热塑性淀粉(TPS)。解放军是廉价的生产——通常由生物质发酵生产乳酸,但缓慢降低。尽管在冲击强度差,障碍和热性能,它形成超过五分之一的生物可降解塑料市场,提供医疗植入物,包装和许多其他应用程序。大约有150种pha,他们降低漂亮——在水和海水。昂贵的生产,但对自己的潜力,有兴奋和他们的市场规模预计今天从微小的贡献。同时一些性质的聚合物-淀粉或多糖可以混合增塑剂甘油使热塑性淀粉,混合的占近一半的可生物降解的市场。总的来说,可生物降解的绝大多数是用于袋包装(68%)紧随其后(21%)。

前沿,新塑料层出不穷,希望在于Toogood薄荷,生化学家enzymologist实验室的工作奈杰尔Scrutton在英国曼彻斯特大学的。“最初我们有几盆在窗台上,”她说。然而,现在微生物已经接管生产。

与其他实验室,该集团是推动合成生物学发现有趣的聚合物。他们跟随柠檬烯的代谢过程转变为薄荷、留兰香。一路上他们不同monoterpenoids孤立,和改造微生物插入氧碳环内酯。这些足够反应性开放化学生物聚合物。

所得的聚已酸内酯热塑性弹性体、灵活和强大,与潜在的应用在牙科医学以及灵活的电子产品。我们有效地挖掘代谢途径,Toogood说。我们已经能够拿出不同的化合物,并可能使一系列新的聚合物,实际上没人看。

一个了不起的想法

打破反应堆容器和障碍,Gadi Rothenberg,催化和可持续的化学专家荷兰阿姆斯特丹大学的,声称已经完成了不可能的,发明了一种廉价、可降解热固性聚合物(热固性的丰富的交联聚合物通常会使生物降解不可能)。

他偶然在2010年与他的同事阿尔伯特·爱尔混合柠檬酸和甘油来创建一个稳定的泡沫粘冷酷地其玻璃当冷却反应堆,打破它。这种化合物,现在被称为Plantics-GX,可取代聚氨酯和其他泡沫——廉价的材料用于包装、建筑和隔离领域但构成巨大的环境处理的负担,因为它们含有的有害化合物,根据Rothernberg。

当沉浸在水或潮湿的土壤,Plantics-GX泡沫膨胀起来,水解甘油和柠檬酸,这一过程可能需要数天或年根据聚合反应的程度。八年后他发现,Rothenberg似乎学乖了的困难扩大打入保守的化学和塑料工业。“我现在看到我们面临的主要障碍是金融,如果你想去你需要大型金融担保,因为你还没有销售的产品,”他说。仍很难找到——很少有实际风险投资领域的化学…这是非常传统的。

进入市场的一种方式是利用与其说Plantics-GX的生物降解性,但其无毒的承诺——替换材料,消费者想要避免因为害怕他们释放潜在危险气体。我们现在与公司合作,希望在他们的产品无毒材料,(他们想)他们能保证没有甲醛,举个例子,”他说。

Plantics,他的公司现在也制造可降解盆植物来取代那些由聚乙烯和聚丙烯。”你可以把它们放在地上植物——几个月后他们走了,”他说。

不可能完全取代聚酯和聚酰胺与天然纤维

最高级的性能与各种传统塑料,有些难以想象,可生物降解的能够匹配。传统塑料广泛应用的原因,指出Leela都Dilkes-Hoffman,澳大利亚昆士兰大学的一位化学工程师。他们是光,可塑的,你可以让他们一样困难或根据需要灵活;你可以颜色他们,让他们透明或防水。可生物降解塑料将需要匹配所有这些属性。你外卖餐将融化聚已酸内酯板,增加了Adriaan Luyt,聚合物在卡塔尔大学的化学家。和没有生物可降解塑料屏障属性要求一瓶碳酸饮料

坦白讲,到目前为止,它不可能完全取代聚酯和聚酰胺与天然纤维的说Hilke Patzwall,企业社会责任的经理Vaude德国生产户外服装。Vaude标榜的绿色证书但是徒步旅行夹克需要耐用,容易清洗,耐磨,透气,防水,可打包的odour-protected,她说。不言而喻很难结婚的属性元素做出一件夹克站起来后能够降低在同样的条件下。

然而Vaude试验。一些抓绒的毛茸茸的内饰,通常刷聚酯,现在莱赛尔纤维做的,更加充分marine-biodegradable,产品由奥地利制造公司兰精。尚未证实的想法,Patzwall解释道,是松软的羊毛纤维制成的特别多产的工友,纺织品的微小粒子,最近被发现在大量泄漏到外界环境中。Vaude是使用QMilk源自牛奶蛋白纤维,感觉和绝缘材料。“QMilk的问题是,如果你试图编织或针织成织物不会——它只是不够稳定,“说Patzwall——尽管它的发明者是工作,她补充道。

可生物降解的混合

考虑到障碍,普通塑料不能调整成为可生物降解的?有一些报道传统微生物降解塑料,但他们的活动很低,专家说。一些公司宣传添加剂,通常金属盐,具有生物降解性塑料。Dilkes-Hoffman说,实际上,他们通常会导致塑料碎片但不降解,环境中留下大量的塑料微粒。

另一个选择可能是融合传统塑料与淀粉和其他生物降解塑料。有很多人声称如果你把聚乙烯,例如,与天然纤维您创建一个可生物降解的聚合物,我认为这绝对不是真的,”Luyt说。你可能使聚合物更容易被微生物但他们将首先攻击天然物质,可能缩短寿命的聚合物。

一个公司声称创造了混合,避免这种命运BioLogiQ,在美国爱达荷州的状态。创始人皮特LaPray想把废物从他的家乡州的马铃薯淀粉的农场,并找到一种方法处理热塑性淀粉被称为NuPlastiQ全科医生。这个塑料是不寻常的,他说,因为一个专有的过程,消除了水淀粉(取而代之的增塑剂)和抑制其回报。树脂的marine-biodegradable认证。它可以与其他生物降解塑料混合,也可以改善传统塑料的属性。但该公司还展示了完成,或几乎完全,生物降解一些conventional-Nuplastiq混合。例如,制成的杯子Nuplastiq GP和聚丙烯花了八个月的80%降至95%分解在厌氧消化池应该模拟填埋条件。

Luyt和Dilkes-Hoffman都怀疑这些说法,有遇到很多之前把碎片与真正的生物降解。但LaPray指出,混合通过标准,第三方测试。魔法,他说,他们已经将所有的方式大亲水性淀粉颗粒成小无定形疏水,然后与他们的伴侣传统塑料以独特的方式。在有利的环境中,微生物可以找到降落的地方,很容易打开门的无定形区域的混合和继续,直到他们已经消耗所有的碳。

令人惊讶的是,尽管Nuplastiq认证成功,LaPray大量标准,广泛的批评,因为塑料认证的条件往往不反映的现实生命的终结。

没有简单的答案

他的观点得到了意想不到的地方。马库斯·埃里克森是一个科学家和资深海洋塑料活动家。他的组织,5环流对,在2018年出版的(非)测试的结果他们淹没在海洋的尿布,狗屎袋、餐具一次性杯子等,所有这些都进行不同的生物降解性。他们在花园土壤埋一个类似的集合。两年后,一些项目已经消退,但大多数没有。埃里克森的观点是,很少有产品无害衰变的海洋,这是冷,咸和黑暗,或在普通的土壤。最精确的产品并没有声称类型的生物降解性,但不是他的信息:他想证明目前的生物可降解塑料不解决问题的塑料泄漏到环境中。

这就提出了一个问题:人们想要可生物降解塑料实现和他们将如何管理如果他们进入主流。到目前为止,大多数可降解塑料需要非常特定的条件降低;例如,工业的混合机的高温。这些需求不同高分子聚合物,即一组复杂的临终要求,与许多潜在错误的目的地,污染废物流。

Ed Kosior聚合物工程和专家的董事总经理Nextek在英国,专门从事回收创新。人们说“让我们做很多包装降解”,“他说。所以接下来的问题“,他们会降低吗?“我们带他们去的地方我们要降低他们所有?或者我们要让他们躺在地上?(它)仍将意味着收集和我们仍然必须处理它们使其降低。最后我们得到了什么,只有二氧化碳和水。这就是为什么回收是一个更好的选择。”

这触怒了一些。市场专家托尼·布列塔尼的意大利生化公司Novamont指出,当可降解塑料与土壤合并他们经常随身携带食物浪费(在农用塑料薄膜的情况下,很多土壤本身),否则去垃圾填埋场。这丰富了土壤但通常没有被记录下来。

没有当前的可生物降解材料回答所面临的挑战

更重要的是,生物可降解塑料已经在封闭系统运转良好,布列塔尼人补充道。Novamont Mater-Bi快餐用具在体育活动和节日,使用和丢弃在特殊的箱子一起发送的食物垃圾堆肥。

这里有两个版本的循环经济竞争,全球主管观察汤姆Domen长期创新艾克佛公司的产品在英国清洁产品公司。有“技术”的循环和生物的循环——一个支持回收和其他生物降解。在现实中,都有角色,他说。

Dilkes-Hoffman同意,看到一个角色marine-biodegradable塑料行业中有一个高风险的塑料泄漏或回收不太可能因为污染。这将包括小塑料块香包等快餐容器、尿布和卫浴产品,咖啡豆荚和渔具。

事实证明,生物可降解塑料的想法是诱人的但他们存在的问题,不仅在传统塑料的性能匹配,找到优雅临终虹吸到循环经济的解决方案。垃圾必须被小心地管理——传统塑料垃圾一样。

生物周期的同时,支持者在等待完美的生物可降解塑料,Domen说。我们正在寻找材料nature-benign,最终这将意味着任何材料,无论是森林、海洋或后院,它应该被当地的生态系统,”他解释说。”,没有当前的可生物降解材料回答这个挑战。”

Aisling Irwin位于牛津郡的科学作家,英国