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最新的可降解包裝技術,影響深遠

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可降解包裝袋是當下包裝行業最流行也是最熱門的一個話題,它可以大大的改善當前日益嚴重的環境情況,可以有效的進行緩解。

而在人們的生活水平的不斷提高,對于環境的保護意識也越來越高,而最近一則消息,對于當前的包裝行業有著重要的影響。

香港中文大學的研究人員開發了一種基于聚合物的 3D 打印材料,可以實現按需降解。

該團隊的“Planstic”長絲由植物葉子和塑料廢物組成,具有高熵纖維,旨在吸引天然酶,在處理后加速其降解速度??茖W家們表示,經過僅僅 8 周的土壤分解,他們的材料完全降解,只留下很少的微塑料顆粒,可能使其成為主流 PET 的環保替代品。

可生物降解塑料的主要問題是標有可生物降解標簽的塑料物品只能分解成更小的碎片,并不能完全降解。這不是對傳統塑料的改進,塑料通過酶降解解決了這個問題,使微塑料的降解反應更有效地發生,從而加速它們的降解。

塑料可以降低處理二次污染的成本,可以普遍應用于日常生活中,解決世界范圍內的塑料降解問題。

盡管塑料具有固有的多功能性、廉價性和耐腐蝕性,但有充分證據表明塑料可能需要數千年才能降解。這意味著一旦聚合物基產品被丟棄,它們就會成為環境的持久污染物,當它們分解成越來越多地進入人類飲食的有毒微塑料時,這將使問題更嚴重。

雖然可降解塑料袋已成為西方超市的常態,但駐香港的科學家指出,由于制造過程中消耗的原材料和高能耗,這些塑料袋仍會造成二次污染。

同樣,雖然一次性食品相關包裝、餐具和容器通常被標記為由可生物降解的塑料制成,但實際上,它們只能分解成更小的碎片。因此,許多此類聚合物產品仍會導致日益嚴重的微塑料問題,根據最近的研究,現在美國人平均每年要吃掉 39,000-52,000 個聚合物顆粒。

可在八周內降解的塑料長絲

為了幫助世界擺脫微塑料飲食,香港團隊開發了一種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顆粒。綽號Planstic,研究人員的新型材料是通過紫荊葉和磨碎的PET混合制成的,這些材料在“Chembox”中混合、塑化并可以打印。

在制造材料的過程中,科學家們發現可以整合來自短生長周期紫荊的葉子,紫荊自然包括容易降解的長纖維。該團隊還發現,在交叉點增強這些纖維可以改善所得長絲的特性,同時可以優化每種成分的劑量以最大限度地減少能量損失。

一旦他們完成了他們的材料,決定混合 80% 的纖維和 20% 的 PET,研究人員使用Nanoscribe Photonic Professional GT2 3D 打印機將其沉積到一系列微結構中。在 SEM 成像表明它可以被 3D 打印成具有小至 160 nm 的精細特征的零件后,Planstic 隨后證明了它在壓力測試中比普通塑料袋更靈活但強度更低。

為了評估它們的細絲的生物降解性,該團隊后來將其放入堆肥土壤中,發現其葉基中的酶分解了“難以降解的物質”,如角質。有趣的是,這種材料不太穩定的表面也提高了分解速度,因為它允許微生物與其接觸并加速這一過程,有助于實現“可完全降解的塑料”。

在初步試驗取得成功后,研究人員表示,他們的塑料材料證明“吸引微生物”可以“加速塑料降解”。展望未來,該團隊建議這種閉環回收方法甚至可以取代垃圾填埋或焚燒處理方法,減輕納米技術的能源壓力并幫助建立一個環境友好型社會。

TECLA 3D 打印房屋僅使用 6kw 的能源就在 200 小時內完成。

推進生物基增材制造

鑒于許多 3D 打印聚合物與任何其他塑料一樣是世界微塑料問題的一部分,研究人員繼續開發包含各種自然元素的生物替代品,從土壤到昆蟲糞便。

麻省理工學院(MIT) 的科學家們已將實驗室培養的木細胞作為生產自己的可持續 3D 可打印生物材料的一種手段。通過以類似于培養肉的方法培養他們的材料,該團隊認為它可以變成木材替代品,并有可能被 3D 打印到自制家具中。

在商業層面上,Desktop Metal也開始通過其Forust木材 3D 打印子公司來噴射木質部件。該公司現在正在升級木材制造和造紙行業的廢副產品,如鋸末和木質素,然后將它們與生物環氧樹脂混合用于建筑增材制造應用。

在其他地方,在建筑行業,WASP利用土壤、大米、稻殼和石灰等天然材料來 3D 打印整個生態友好的有機房屋。今年早些時候完成的自支撐碳中性“TECLA”住宅旨在作為可持續新住宅建筑模型的概念驗證。

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