可降解包裝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,並不能完全降解。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汙染的成本,可以普遍應用于日常生活中,解決世界範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産品被丟棄,它們就會成爲環境的持久汙染物,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爲西方超市的常態,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汙染。
同样,雖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。
可在八周內降解的塑料長絲
爲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、塑化並可以打印。
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。
爲了評估它們的細絲的生物降解性,該團隊後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,因爲它允許微生物與其接觸並加速這一過程,有助于實現“可完全降解的塑料”。
在初步試驗取得成功後,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並幫助建立一個環境友好型社會。
TECLA 3D 打印房屋仅使用 6kw 的能源就在 200 小时内完成。
推進生物基增材制造
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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