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最新的可降解包装技术,影响深远

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可降解包装袋是当下包装行业最流行也是最热门的一个话题,它可以大大的改善当前日益严重的环境情况,可以有效的进行缓解。

而在人们的生活水平的不断提高,对于环境的保护意识也越来越高,而最近一则消息,对于当前的包装行业有着重要的影响。

香港中文大学的研究人员开发了一种基于聚合物的 3D 打印材料,可以实现按需降解。

该团队的“Planstic”长丝由植物叶子和塑料废物组成,具有高熵纤维,旨在吸引天然酶,在处理后加速其降解速度。科学家们表示,经过仅仅 8 周的土壤分解,他们的材料完全降解,只留下很少的微塑料颗粒,可能使其成为主流 PET 的环保替代品。

可生物降解塑料的主要问题是标有可生物降解标签的塑料物品只能分解成更小的碎片,并不能完全降解。这不是对传统塑料的改进,塑料通过酶降解解决了这个问题,使微塑料的降解反应更有效地发生,从而加速它们的降解。

塑料可以降低处理二次污染的成本,可以普遍应用于日常生活中,解决世界范围内的塑料降解问题。

尽管塑料具有固有的多功能性、廉价性和耐腐蚀性,但有充分证据表明塑料可能需要数千年才能降解。这意味着一旦聚合物基产品被丢弃,它们就会成为环境的持久污染物,当它们分解成越来越多地进入人类饮食的有毒微塑料时,这将使问题更严重。

虽然可降解塑料袋已成为西方超市的常态,但驻香港的科学家指出,由于制造过程中消耗的原材料和高能耗,这些塑料袋仍会造成二次污染。

同样,虽然一次性食品相关包装、餐具和容器通常被标记为由可生物降解的塑料制成,但实际上,它们只能分解成更小的碎片。因此,许多此类聚合物产品仍会导致日益严重的微塑料问题,根据最近的研究,现在美国人平均每年要吃掉 39,000-52,000 个聚合物颗粒。

可在八周内降解的塑料长丝

为了帮助世界摆脱微塑料饮食,香港团队开发了一种低成本的植物注入塑料,利用天然酶更有效地降解微小的聚合物颗粒。绰号Planstic,研究人员的新型材料是通过紫荆叶和磨碎的PET混合制成的,这些材料在“Chembox”中混合、塑化并可以打印。

在制造材料的过程中,科学家们发现可以整合来自短生长周期紫荆的叶子,紫荆自然包括容易降解的长纤维。该团队还发现,在交叉点增强这些纤维可以改善所得长丝的特性,同时可以优化每种成分的剂量以最大限度地减少能量损失。

一旦他们完成了他们的材料,决定混合 80% 的纤维和 20% 的 PET,研究人员使用Nanoscribe Photonic Professional GT2 3D 打印机将其沉积到一系列微结构中。在 SEM 成像表明它可以被 3D 打印成具有小至 160 nm 的精细特征的零件后,Planstic 随后证明了它在压力测试中比普通塑料袋更灵活但强度更低。

为了评估它们的细丝的生物降解性,该团队后来将其放入堆肥土壤中,发现其叶基中的酶分解了“难以降解的物质”,如角质。有趣的是,这种材料不太稳定的表面也提高了分解速度,因为它允许微生物与其接触并加速这一过程,有助于实现“可完全降解的塑料”。

在初步试验取得成功后,研究人员表示,他们的塑料材料证明“吸引微生物”可以“加速塑料降解”。展望未来,该团队建议这种闭环回收方法甚至可以取代垃圾填埋或焚烧处理方法,减轻纳米技术的能源压力并帮助建立一个环境友好型社会。

TECLA 3D 打印房屋仅使用 6kw 的能源就在 200 小时内完成。

推进生物基增材制造

鉴于许多 3D 打印聚合物与任何其他塑料一样是世界微塑料问题的一部分,研究人员继续开发包含各种自然元素的生物替代品,从土壤到昆虫粪便。

麻省理工学院(MIT) 的科学家们已将实验室培养的木细胞作为生产自己的可持续 3D 可打印生物材料的一种手段。通过以类似于培养肉的方法培养他们的材料,该团队认为它可以变成木材替代品,并有可能被 3D 打印到自制家具中。

在商业层面上,Desktop Metal也开始通过其Forust木材 3D 打印子公司来喷射木质部件。该公司现在正在升级木材制造和造纸行业的废副产品,如锯末和木质素,然后将它们与生物环氧树脂混合用于建筑增材制造应用。

在其他地方,在建筑行业,WASP利用土壤、大米、稻壳和石灰等天然材料来 3D 打印整个生态友好的有机房屋。今年早些时候完成的自支撑碳中性“TECLA”住宅旨在作为可持续新住宅建筑模型的概念验证。

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