科學家研製出利用回收廢物製成的新型塑料

一種由回收廢物製成的新型塑料在不到一年的時間內就會降解。這種物質名為聚羥基丁酸酯，不久將被主要用於生產和分解一次性產品，對環境友好。這種創新材料可以通過弗勞恩霍夫生產系統和設計技術研究所IPK及其合作夥伴開發的新工藝進行工業規模生產。

日常生活中沒有塑料是很難想像的。塑料在包裝和消費品中佔有重要地位，在汽車和醫療工程等工業應用中也不可或缺。從化石資源中再利用和回收塑料幾乎是不常見的做法。最重要的是，它們的降解速度非常緩慢，在未來很長一段時間內都會汙染環境。漂浮在海洋上的大片塑料垃圾證明了它們的汙染能力。

國際生物經濟研究計劃

鑑於塑料在世界各地的大量使用，迫切需要制定全球回收戰略。越來越多的政府正在訴諸禁令來遏制日益膨脹的塑料垃圾潮。目前還沒有找到大規模替代化石塑料的可行方案。正因如此，德國聯邦教育與研究部（BMBF）與弗勞恩霍夫IPK、柏林工業大學生物工藝技術系、地區工業夥伴以及來自馬來西亞、哥倫比亞和美國的國際研究夥伴密切合作，發起了「國際生物經濟」（Bioökonomie International）研究計劃。這些研究人員正在開發一種製造聚合物的方法，而不需要動用礦物油、棕櫚油和菜籽油等高級資源，因為這些資源的生產對環境非常不利。

一種很像聚丙烯的新型塑料

該新工藝將工業廢料（如含有大量礦物殘渣的廢油脂）轉化為聚羥基丁酸酯（PHB）。微生物可以在特殊的發酵過程中代謝這些殘留物。它們將PHB沉積在細胞中以儲存能量。「即使塑料從細胞中溶解，仍然不能用於工業用途，因為硬化過程需要的時間太長了。」弗勞恩霍夫IPK的微生產技術部門負責人Christoph Hein說。在後期生產階段，原料必須與下遊的化學添加劑混合。例如，研究小組調整了塑化和加工參數，以調整再結晶時間，以適應工業加工的時間。所得生物聚合物的性能與聚丙烯相似。但不同的是，這種塑料在6到12個月內就會完全降解。

在這種生產塑料的方法中，微生物在生物技術過程中合成了整個聚合物。「為此，我們將廢棄脂肪等生物殘餘物轉化為可用於技術用途的聚酯。」Hein說。研究人員和他的團隊選擇了用微生物作為生物催化劑，並用分子方法進行了基因改造。藉助於化學淨化工藝和廣泛優化的材料，他們已經能夠開發出滿足工業塑料需求的新型材料系列。

不需要石油類合成成分

這種新工藝不僅完全摒棄了以石油為基礎的合成成分，而且還成為了綠色塑料替代品。自然產生的微生物可以分解這些新開發的塑料，因此它們不必受到工業堆肥廠降解物質的特殊條件的影響。它們為製造和降解一次性產品和其他一次性物品提供了一個生態友好的替代方案。

該工藝也有助於為某些技術和周期應用生產高質量的塑料零件。這種產品的規格要求更高。它們可能必須表現出特定的幾何公差和表面質量，或者具有極高精度的可複製性。研究人員開發了高度專業化的複製工藝來滿足這些要求。