藻类人字拖背后的新科学

2020-09-23 56藻类

作为世界上最流行的鞋子,人字拖在可丢弃的塑料废物中所占的比例令人不安,这些废物最终进入垃圾填埋场,海滨和我们的海洋。加州大学圣地亚哥分校的科学家们花了多年的时间来解决这个问题,现在他们朝着完成这一使命迈出了一步。

藻类人字拖背后的新科学

研究人员坚持自己的化学原理,配制了由藻类油制成的聚氨酯泡沫,以满足中底鞋和人字拖鞋鞋底的商业规格。他们的研究结果发表在《生物资源技术报告》上,描述了该团队成功开发了这些可持续的,消费者可使用的,可生物降解的材料。

该研究是加州大学圣地亚哥分校与新兴公司Algenesis Materials(一家材料科学与技术公司)之间的合作。该项目由来自迈克尔·伯卡特教授(物理科学系)和斯蒂芬·梅菲尔德(生物科学系)实验室的研究生娜塔莎·古纳万(Natasha Gunawan)以及阿尔吉内斯大学(Algenesis)的玛丽莎·特斯曼(Marissa Tessman)共同领导。根据Burkart的说法,这是最近一系列最新研究出版物中的最新出版物,这些出版物共同为塑料问题提供了完整的解决方案-至少对于聚氨酯而言。

梅菲尔德说:“藻类人字拖背后的新科学表明,我们拥有在自然环境中可生物降解的商业品质泡沫。” “经过数百种配方,我们终于达到了一种符合商业规格的配方。这些泡沫的生物含量为52%,最终我们将达到100%。”

研究内容

除了为商业品质的泡沫设计正确的配方外,研究人员还与Algenesis合作,不仅制造了鞋子,而且还对其进行了降解。 Mayfield指出,藻类人字拖背后的新科学已表明,聚酯,生物塑料(PLA)和化石燃料塑料(PET)等商业产品可以生物降解,但只能在实验室测试或工业堆肥的情况下进行。

梅菲尔德解释说:“从理论上讲,我们从零开始开发了具有生物基单体的聚氨酯,以满足高材料规格,同时又保持了合适的化学性能,因此鞋子可以生物降解。”

通过将定制的泡沫浸泡在传统的堆肥和土壤中进行测试,该团队发现仅16周后材料就降解了。在分解期间,考虑到任何毒性,由加州大学圣地亚哥分校的Skip Pomeroy领导的科学家测量了从可生物降解材料中脱落的每个分子。他们还确定了降解泡沫的生物。

梅菲尔德说:“我们从降解泡沫的生物体中提取了酶,并表明我们可以用它们来解聚这些聚氨酯产品,然后确定过程中发生的中间步骤。”分离解聚的产物,并使用这些产物合成新的聚氨酯单体,完成“生物环”。”

充分利用商业产品的可回收性

充分利用商业产品的可回收性是科学家正在进行的任务的下一步,该任务旨在解决我们目前面临的塑料生产和废物管理问题-如果不解决,将导致960亿吨塑料被填埋或自然环境污染。 2050年。根据Pomeroy的说法,这种对环境不利的做法始于大约60年前的塑料发展。

“如果您可以时光倒流,重新构想如何制造石油聚合物行业,那么今天您会采取与几年前一样的今天吗?在这个星球上的每片海洋中漂浮着一堆塑料,这表明我们不应该那样做,” Pomeroy指出。

在商业化生产的轨道上,经济上的发展是一个规模问题,科学家正在与他们的制造伙伴一起努力。

Algenesis总裁汤姆·库克(Tom Cooke)表示:“人们正在对可塑性海洋污染进行应对,并开始需求能够解决已成为环境灾难的产品。” “我们恰巧在正确的时间在正确的地方。”

该团队的努力还体现在圣地亚哥大学UC的可再生材料中心的建立。该中心由Burkart,Mayfield,Pomeroy及其联合创始人Brian Palenik(斯克里普斯海洋学研究所)和Larissa Podust(Skaggs药学与药学学院)共同发起,重点关注三个主要目标:开发可再生的和可持续的单体藻类和其他生物来源;将它们配制成可用于多种应用的聚合物,创建用于生产单体和交联组分的合成生物学平台;以及对可再生聚合物生物降解的发展和了解。

Mayfield说:“材料的寿命应与产品的寿命成正比。” “我们只需要使用一两年的材料就不需要500年左右的材料。”

引用

University of California - San Diego. "New science behind algae-based flip-flops: Biodegradable shoes meet commercial standards for products needed to help eradicate tons of plastic waste." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 August 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200806164657.htm.

上一篇下一篇