【色母粒产业网】8 月 6 日消息，石油衍生塑料带来的污染问题始终困扰着人类，尤其是微塑料对食物与水源产生的有害影响。针对这一状况，研究人员一直在致力于研发可生物降解的传统塑料替代物，即 “生物塑料”。
目前，生物塑料的发展面临着两方面挑战：其一，现有产品的强度不及石化塑料;其二，它们的降解需依赖高温堆肥系统。不过，美国圣路易斯华盛顿大学的研究人员从树叶中获得启发，成功解决了这两个难题，相关研究论文已于近日发表在《自然 - 通讯》期刊上。
据色母粒产业网了解，在塑料尚未出现的年代，人们常以树叶包裹食物。树叶的细胞壁底层结构富含纤维素，且易于生物降解，这促使研究人员决定将纤维素纳米纤维融入生物塑料的设计中。
论文通讯作者、圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的 Joshua Yuan 介绍：“我们构建了中间为纤维素、两侧为生物塑料的多层结构，通过这种方式研发出强度极高的多功能材料。”
这项技术的研发始于对当前产量最高的两种生物塑料的研究。今年早些时候，Yuan 及其同事利用一种受树叶启发的纤维素纳米纤维结构变体，提升了淀粉衍生塑料聚羟基丁酸酯(PHB)的强度和生物降解能力。而在此次研究中，他们进一步优化了该技术在聚乳酸(PLA)中的应用。
经优化后的生物塑料被命名为 LEAFF，这一名称源自分层(Layered)、生态(Ecological)、先进(Advanced)的多功能薄膜(multi-Functional Film)的英文首字母组合。它将 PLA 转化为一种可在室温下生物降解的包装材料，同时还具备低透气性、低透水性等关键特性，有助于保持食品的稳定性，且表面可进行印刷。这一特点提升了生物塑料的经济性，能为制造商节省单独印刷包装标签的成本。
论文第一作者、Yuan 实验室的博士生 Puneet Dhatt 解释道：“最为关键的是，LEAFF 底层的纤维素结构使其比聚乙烯和聚丙烯等石化塑料拥有更高的拉伸强度。”
LEAFF 的创新点在于加入了研究人员复制的纤维素结构，也就是嵌入生物塑料内部的纤维素纤丝。Yuan 表示：“这种独特的仿生设计让我们突破了生物塑料的使用局限，从而克服了技术障碍，推动生物塑料得到更广泛的应用。”
Yuan 希望这项技术能尽快实现产业化，为此正积极寻求商业及慈善领域合作伙伴的支持。尽管亚洲与欧洲的研究机构也在努力开发类似技术，但美国具备一定优势。
Yuan 指出：“与世界其他地区相比，我们能够以更低的价格提供生产生物塑料所需的原料。” 他所提及的 “原料” 指的是乳酸、醋酸、脂肪酸等化学品，这些是微生物为生物塑料工厂发酵玉米或淀粉时产生的产物。
研究人员还设计了利用恶臭假单胞菌等菌株，将二氧化碳、木质素和食物垃圾等废弃物转化为生物塑料的方法。通过改进生物塑料的设计，他们进一步填补了循环过程中的空缺，研制出生产效率更高且能在环境中安全降解的 PHB 和 PLA 版本。
Yuan 表示：“美国存在废物问题，而循环再利用能在很大程度上将这些废物转化为有用的材料。如果我们能够扩大生物塑料供应链，还将创造就业机会和新的市场。”
