减少白色污染,含微生物的可降解“活塑料”面世
可生物降解TPU添加的是枯草芽孢杆菌的孢子,这种细菌具有分解塑料聚合物材料的能力。细菌孢子是一种休眠形式的细菌,能抵抗恶劣的环境条件。与具有生殖能力的真菌孢子不同,细菌孢子具有保护性蛋白质屏障,使细菌能在缺乏营养时存活下来。
研究中所用的细菌孢子经过进化工程改造,可在TPU生产所需的高温下存活。研究人员使用一种称为适应性实验室进化的技术,包括培养孢子,将它们置于极端温度下适应一段时间,让它们自然变异,然后分离出在此过程中幸存下来的菌株并再次进行循环。
为制造可生物降解塑料,研究人员将枯草芽孢杆菌孢子和TPU颗粒放入塑料挤压机,让这些成分在135℃下混合并熔化,然后挤出薄薄的塑料条。
研究人员评估了材料的生物降解性。他们将样本放在微生物活性和无菌堆肥环境中,使温度保持在37℃,相对湿度在44%—55%之间。堆肥中的水和其他营养物质触发了样本内孢子的萌发,在5个月内降解了90%。
孢子还可以作为强化填料,类似于钢筋加固混凝土。添加细菌孢子造出的TPU机械性能更强,抗断裂且拉伸性更好。
研究人员表示,他们正在努力将生产规模扩大到公斤级。目前的重点是在实验室进行小规模生产,以验证可行性。今后将进一步优化工艺以适应工业规模生产,进化细菌以更快地分解塑料材料,以及探索TPU以外的其他类型塑料。
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