自从塑料问世以来,它们就成为了现代生活的重要组成部分。然而,随着塑料使用量的剧增,其对环境的影响也愈来愈明显。全球每年扔掉的塑料数量高达数十亿吨,许多塑料无法自然分解,造成了严重的环境问题。在这样的背景下,可降解添加剂的出现或许能成为解决塑料污染的一剂良方。
可降解添加剂是一种旨在增加聚合物可生物降解性的添加剂,通过使微生物能够利用聚合物链中的碳作为能量来源来促进降解过程。
这类添加剂通常以主母料的形式存在,与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等载体树脂混合使用。一般而言,最常见的合成塑料并不具备生物降解性,这就使得可降解添加剂成为改变这种胶结的关键。
生物降解过程中,微生物与塑料之间的互动是多样的,主要可分为直接作用和间接作用。
一些微生物可以直接吞噬塑料碎片,利用其碳作为营养来源。例如,经验证的微生物包括Brevibacillus borstelensis和Rhodococcus rubber等。这些微生物的作用在于处理高分子量的聚合物。
与直接作用相比,间接作用更为普遍,这主要体现在微生物酶的使用上。常见的酶包括脂肪酶和蛋白酶,它们可以先将聚合物降解成较小的成分,如低聚物、二聚物和单体,这一过程被称为水解或氧化。
淀粉是一种常见的可降解添加剂,与合成塑料的混合物越来越普遍。淀粉能够被微生物直接消耗,并且作为一种可再生资源,它其实不仅是便宜可用,更是可持续的来源。
生物增强是指将特定的微生物菌株添加到塑料中,从而提高其生物降解性。通过这种方法,可以促进如聚乳酸(PLA)等可堆肥塑料的降解过程。
助氧剂添加剂则是加快热氧化和光氧化速率的一种手段,这将导致更多的低分子可萃取化合物出现,从而使微生物更容易降解这些塑料。
多种方法可以用来测试潜在的可降解添加剂对塑料的影响。此类测试通常会观察到物理性质的变化,包括拉伸强度、分子量及结晶度等。
可降解添加剂的使用潜力巨大,可以显著减少塑料在环境中的累积。随着对这些添加剂的研究深入,未来能将塑料的降解过程从数十年缩短到仅需几个月甚至更短的时间。
在全球范围内,我们是否能够真正找到一条可行的出路,来减轻塑料带来的环境负担?