易回收和可堆肥 - 研究人員發明一種具有優良機械穩定性的新型塑料

如何設計塑料，使其既能保持有用的特性，又能更容易回收？康斯坦茨大學的化學家Stefan Mecking和他的研究小組正專註於研究塑料的生態友好解決方案。在他們最近發表在《Angewandte Chemie》國際版上的論文中，該小組介紹了一種新的聚酯，它所表現出的材料特性適合於工業用途並對環境負責。

塑料是由一個或幾個化學基本模塊的長鏈組成，即所謂的單體。以高結晶度和防水性為特徵的塑料，因此在機械上具有高彈性和穩定性被廣泛使用。一個著名的例子是高密度聚乙烯（HDPE），其基本模塊由非極性碳氫化合物分子組成。一方面可能是有利的應用特性，但也可能有不利的影響。回收這些塑料和回收基本模塊是非常耗能和低效的。此外，如果這種塑料泄漏到環境中，其降解過程是非常漫長的。

為了克服塑料的穩定性和生物降解性之間的這種所謂的不相容性，Mecking和他的團隊在他們的材料中插入了化學"斷點"。他們已經表明，這大大提高了類似聚乙烯的塑料的可回收性。然而，良好的生物降解性並不能自動保證。Mecking解釋說："塑料經常獲得高彈性，因為它們是以密集的結晶結構排列的，結晶性與水的排斥性相結合，通常會強烈地減速生物降解過程，因為它損害了微生物對斷裂點的接觸。"然而，這並不適用於研究人員發明的新塑料。

結晶而又可堆肥

這種新的塑料即聚酯-2,18，由兩個基本模塊組成：一個擁有兩個碳原子的短二元醇單元和一個有18個碳原子的二元羧酸。這兩個模塊都可以很容易地從可持續的來源獲得。例如，作為塑料主要成分的二羧酸的起始材料來自可再生資源。聚酯的特性類似於高密度聚乙烯：例如，由於其結晶結構，它同時表現出機械穩定性和耐溫性。同時，第一次可回收性實驗表明，在相對溫和的條件下，這種材料的基本模塊可以被回收。

這種新的塑料還具有另一個相當出人意料的特性：儘管它的結晶度很高，但它是可生物降解的，正如實驗室的天然酶實驗和工業堆肥廠的測試所顯示的那樣。在實驗室的實驗中，幾天之內，聚酯就被酶降解了。堆肥廠的微生物需要大約兩個月，因此這種塑料甚至符合ISO堆肥標準。

"我們也對這種快速降解感到驚訝，"Mecking說，他補充道。"當然，我們不能將堆肥廠的結果一對一地轉移到任何可想像的環境條件中。但它們確實證實了這種材料確實是可生物降解的，並表明如果它無意中被釋放到環境中，它的持久性要比高密度聚乙烯等塑料低得多。"

這種聚酯的可回收性和它在不同環境條件下的生物降解性現在都有待進一步研究。Mecking認為這種新材料可能會有一些應用，例如在3D列印或包裝箔的生產中。此外，還有更多令人感興趣的領域，例如將結晶性與可回收性以及磨損顆粒的降解或類似材料的損失結合起來。

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