随着塑料产品的使用日益普遍,环境中塑料垃圾的堆积问题愈加严峻。每年,全球生产的塑料数以亿计,但有超过90%的塑料并未被彻底回收。这让科学界不得不寻找新解决方案,其中之一就是生物可降解添加剂的应用。这些添加剂可以促进塑料在微生物的作用下分解,使它们的降解过程不仅仅依赖自然环境的因素。
生物可降解添加剂通过吸引微生物来改变塑料的分解机制,让微生物能将塑料中的碳作为能量来源利用。
生物可降解添加剂的主要功能在于帮助微生物识别和消耗塑料。它们能够通过改变塑料的化学和物理特性,加快降解速率。不同于单纯依赖光照或热量破坏塑料结构,生物可降解添加剂使微生物能够通过直接或间接的方式分解塑料链中的碳。
某些微生物能直接消耗塑料碎片,并利用其炭源。例如,Brevibacillus borstelensis草菌与其他微生物能够直接食用聚乙烯,这种方式在特定环境下可提高降解效率。然而,聚合物的分子量和结构会影响微生物的降解能力,高分子量聚合物对微生物来说较难直接分解。
相较于直接消耗,许多微生物通常依赖间接行动来降解塑料,通过分泌的酶来破坏塑料结构,这一过程也被称为水解或氧化,能将塑料分解为更小的分子。这时,微生物便可利用这些较低分子量的产物作为能量来源。
常见的参与塑料生物降解的酶包括脂肪酶和氢化酶等,这些酶的效果取决于所处理的塑料种类。
生物可降解添加剂的种类繁多,常见的有淀粉、生物增强技术和促氧化剂等。淀粉是最常用的生物可降解添加剂之一,由于其易于被微生物直接消耗,很多合成塑料的混合物中都有淀粉成分。生物增强技术则是将特定微生物直接添加到塑料中,以增强其可降解性。
即便是如聚乳酸这样的可堆肥塑料,经过生物增强处理后,也能显著提高其降解速率。
为了验证生物可降解添加剂在塑料降解过程中的有效性,科学家们通常会进行各类测试,包括物理性质变化的比较和降解后产生的二氧化碳或甲烷的测量。这些测试能够帮助我们了解在添加不同添加剂后,塑料的降解情况如何变化。
生物可降解添加剂的应用潜力是巨大的,它们能显著减少非生物降解塑料对环境造成的压力。随着对塑料消耗持续增长,寻找新型生物可降解添加剂的必要性日益增加。科学界的最新研究正专注于短期内达到生物可降解的目标,期望将塑料降解周期缩短至几个月甚至几年。
我们是否能够找到更好的方法让塑料变得可降解,从而保护我们的环境?