从石化塑料向可再生和可生物降解的塑料转变的努力已被证明是棘手的-生产过程可能需要有毒化学品并且价格昂贵,并且机械强度和水稳定性常常不足。
但是研究人员在使用木材副产品方面取得了突破,这显示出生产更耐用和可持续的生物塑料的希望。
耶鲁大学环境学院(YSE)工业生态学和可持续系统助理教授袁瑶合着的《自然可持续发展》中的一项研究概述了将天然木材的多孔基质分解为浆液的过程中国化工网okmart.com。研究人员说,所得材料显示出很高的机械强度,保持液体时的稳定性以及抗紫外线性。
它也可以在自然环境中进行回收或安全地生物降解,并且与石油基塑料和其他可生物降解的塑料相比,对生命周期的环境影响较小。
姚明说:“有很多人试图在塑料中开发这类聚合物,但是机械绞合线还不足以替代我们目前使用的主要由化石燃料制成的塑料。” “我们已经开发了一种简单明了的制造工艺,该工艺可以从木材中生产基于生物质的塑料,而且还可以提供具有良好机械性能的塑料。”
为了制造泥浆混合物,研究人员使用了木粉(加工残留物通常作为木材厂的废料丢弃),并用可生物降解和可回收的深共熔溶剂(DES)分解了粉末的疏松多孔结构。所得混合物具有纳米级缠结和再生木质素与纤维素微/纳米纤维之间的氢键,具有高固含量和高粘度,可以浇铸和轧制而不会破裂。
然后,姚明领导了一项全面的生命周期评估,以测试生物塑料对普通塑料的环境影响。生物塑料薄片被埋在土壤中,两周后破裂,三个月后完全降解。此外,研究人员说,可以通过机械搅拌将生物塑料分解成浆液,这也可以回收和再利用DES。
姚说:“对我而言,真正使这种塑料变得更好的是:它们都可以回收或生物降解。” “我们已将所有材料和进入自然的废物减至最少。”
该论文的合著者,马里兰大学材料创新中心教授胡良兵说,生物塑料具有许多应用。可以将其模压成可用于塑料袋和包装的薄膜,这是塑料的主要用途之一,也是造成废物产生的原因之一。胡还说,由于生物塑料可以模制成不同的形状,因此它也有可能在汽车制造中使用。
如果扩大这种生物塑料的生产,研究团队将继续研究的一个领域是对森林的潜在影响。尽管该工艺目前在制造过程中使用木材副产品,但研究人员表示,他们敏锐地意识到大规模生产可能需要使用大量木材,这可能对森林,土地管理,生态系统和气候变化产生深远影响。仅举几例。
姚明说,研究小组已经开始与森林生态学家合作,创建森林模拟模型,将森林的生长周期与生产过程联系起来。她还看到了在YSE与从事森林相关领域工作的人们合作的机会-一种不常见的便利。
姚说:“工程师通常不会走下走廊与林务员交谈。”