"可生物降解"吸管在海水中的寿命到底有多长?

摘要:

海洋生态系统中的塑料吸管不仅破坏了海滩的美丽,还威胁着海龟和海鸟。因此,人们越来越倾向于使用可生物降解或可堆肥的替代品。研究表明,由纸和生物塑料(如 CDA 和 PHA)制成的可生物降解吸管在海水中可在 8 到 20 个月内降解,这为减少塑料吸管造成的海洋污染提供了一个前景广阔的解决方案。

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在海水中浸泡 16 周后,泡沫制成的生物塑料吸管(如图所示)的分解速度至少是固体吸管的两倍。来源:改编自《ACS 可持续化学与工程 2024》,DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c07391

但这些替代品在海洋环境中的效果如何?根据发表在《美国化学学会可持续化学与工程》(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)上的研究,某些市售的生物塑料吸管和纸质吸管在沿海海洋系统中会在 8 到 20 个月内分解,而选择泡沫吸管会大大加快这一过程。

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在海水中浸泡 16 周后,泡沫制成的生物塑料吸管的分解速度至少是固体吸管(如图所示)的两倍。来源:改编自《ACS 可持续化学与工程 2024》,DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c07391

为治理塑料污染,美国一些地区限制在吸管中使用聚丙烯(PP)等传统聚合物。这些政策导致由纸或生物塑料制成的一次性用品市场不断增长。然而,替代材料需要保持功能性,这样它们才不会在喝第一口水后翻倒,但如果在土壤、淡水或盐水中浸泡以后就会散架。

虽然下一代生物塑料,如二醋酸纤维素(CDA)和聚羟基烷酸酯(PHA),可能能够满足这两个要求,但与其他材料相比,这些材料制成的产品在海洋中能持续多长时间才能完全降解,人们对此知之甚少。因此,布莱恩-詹姆斯、科林-沃德及其同事利用真实海水进行了实验,研究不同吸管的环境寿命,并寻找一种加速下一代生物塑料分解的方法。

在最初的测试中,研究人员从市场上出售的吸管上剪下一英寸长的碎片,这些吸管由涂布或未涂布纸、聚丙烯聚合物或 CDA、PHA 或聚乳酸(PLA) 生物塑料制成。然后,将这些吸管悬挂在大型水箱中的导线上,常温海水在其中流动。研究小组发现,16 周后,纸吸管、CDA 吸管和 PHA 吸管的重量减少了 25-50%。

研究人员预计,这些可降解吸管在沿海海洋中完全分解的时间分别为:纸 10 个月、PHA 15 个月、CDA 20 个月。此外,分解样本上的生物膜含有已知能代谢多种聚合物的微生物。相反,聚丙烯(PP)和聚乳酸(PLA)吸管没有可测量的重量变化,这表明它们可以在海水中存活多年。

接下来,在相同的实验条件下,研究人员研究了将 CDA 材料的结构从固体变为泡沫对生物塑料环境寿命的影响。他们观察到,CDA 泡沫的分解速度至少是固体版本的两倍,据他们估计,用泡沫原型制成的吸管在海水中8个月就会分解,这是所有测试材料中寿命最短的。

在证明某些生物塑料吸管不太可能长期保持完好无损之后,研究人员建议,简单的改变,如改用泡沫材料,可以进一步缩短吸管的使用寿命。

编译自/scitechdaily

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