近年來，有關(guān)微塑料的討論和研究層出不窮，微塑料是從日常塑料制品中脫落的微小、幾乎不可破壞的碎片。大部分研究都集中在設(shè)計收集和清除環(huán)境中的微塑料的方法，以防止它們可能導(dǎo)致的健康問題。

　　在一項新的研究中，加州大學(xué)圣地亞哥分校(UC San Diego)和材料科學(xué)公司 Algenesis 的研究人員從另一個角度解決了這一問題，他們開發(fā)出了一種植物基聚合物，這種聚合物即使被研磨成微塑料，也能在 7 個月內(nèi)完成生物降解。

　　加州大學(xué)圣迭戈分?；瘜W(xué)與生物化學(xué)教授、Algenesis 公司聯(lián)合創(chuàng)始人、該研究的作者之一 Michael Burkart 說："我們剛剛開始了解微塑料的影響。我們正試圖為已經(jīng)存在的材料找到替代品，并確保這些替代品在使用壽命結(jié)束后能夠生物降解，而不是在環(huán)境中聚集。這并不容易。"

　　生物降解是微生物將聚合物分解成更簡單分子的過程。它要求聚合物含有微生物產(chǎn)生的塑料降解酶可以接觸到的化學(xué)鍵，并且這些微生物可以消耗聚合物分解釋放出的分子。注意：所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。

　　化學(xué)與生物化學(xué)教授、Algenesis 聯(lián)合創(chuàng)始人兼研究報告作者羅伯特-波默羅伊(Robert Pomeroy)說："大約六年前，當(dāng)我們首次創(chuàng)造出這種藻基聚合物時，我們的初衷一直是希望它能夠完全生物降解。我們有大量數(shù)據(jù)表明，我們的材料正在堆肥中消失，但這是我們第一次在微粒水平上對其進(jìn)行測量。"

　　多年前，波默羅伊、伯卡爾特和分子生物學(xué)教授斯蒂芬-梅菲爾德(Stephen Mayfield)的一個將藻類轉(zhuǎn)化為燃料的項目演變成了開發(fā)高性能生物可降解聚氨酯的探索。鑒于塑料來自石油，而石油來自藻類，研究人員開始直接用藻油制造塑料。由此產(chǎn)生的藻類聚合物被稱為 TPU-FC1，用于制造世界上第一雙可生物降解的鞋子，Pomeroy 甚至寫了一本關(guān)于他的藻基材料的書。

　　在當(dāng)前的研究中，研究人員使用裝有 80 號砂紙的砂帶機(jī)來生成包括 TPU-FC1 在內(nèi)的各種材料的微塑料。每種材料都使用了不同的砂帶機(jī)，以防止交叉污染。他們使用不同的方法來檢測微生物是否消化了微塑料。

　　首先，在與家庭堆肥相同的條件下，將微塑料放入天然含有微生物的堆肥中。90 天后，堆肥樣本的檢查結(jié)果顯示，TPU-FC1 微顆粒減少了 68%，而 EVA 微顆粒的數(shù)量幾乎沒有變化。200 天后，TPU-FC1 樣品中的微塑料粒子數(shù)比開始時總體減少了 97%(EVA 粒子數(shù)沒有變化)。

　　石油基(EVA)和植物基(TPU-FC1)微塑料的粒子計數(shù)顯示，隨著時間的推移，EVA 幾乎沒有生物降解，而 TPU 到 200 天時已基本消失。圖/SC 圣地亞哥

　　研究人員使用一組相同的微塑料和堆肥樣本來跟蹤二氧化碳 (CO2) 含量，并使用呼吸計進(jìn)行測量。當(dāng)微生物分解堆肥時，它們會釋放出二氧化碳?xì)怏w。純纖維素樣品作為內(nèi)部對照，用于監(jiān)測背景"二氧化碳演化"，這是堆肥中微生物活性的一種測量方法。纖維素在 45 天內(nèi)達(dá)到 75% 的二氧化碳進(jìn)化量，表明堆肥具有足夠的活性。與非生物降解材料的預(yù)期結(jié)果一樣，EVA 微顆粒在 200 天的實(shí)驗中沒有出現(xiàn)二氧化碳進(jìn)化現(xiàn)象。TPU-FC1 微塑料的生物降解效果顯著，在 200 天的時間點(diǎn)上，二氧化碳進(jìn)化達(dá)到 76%。因此，呼吸測定法證實(shí)了 TPU-FC1 的生物可降解性，并證明生物降解的結(jié)果之一是將微塑料中的碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。

　　由于塑料不溶于水，會漂浮在水面上，很容易被舀出水面，因此研究小組接下來將微塑料加入水中進(jìn)行測試。每隔 90 天和 200 天，幾乎 100%的 EVA 微型塑料都被回收，這意味著它們都沒有發(fā)生生物降解。相比之下，90 天后，只有 32% 的 TPU-FC1 微顆粒被回收，200 天后，只有 3% 的微顆粒被回收，這表明 97% 的微顆粒已經(jīng)生物降解。

　　對藻類塑料進(jìn)行的化學(xué)分析檢測到了用于制造塑料的單體，這表明聚合物已被分解為最初的植物材料。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌能夠?qū)?TPU-FC1 用作碳源，并證實(shí)它們能夠?qū)⑵浞纸狻?/p>

　　該研究的另一位作者斯蒂芬-梅菲爾德(Stephen Mayfield)說："這種材料是第一種在使用過程中不會產(chǎn)生微塑料的塑料。這不僅僅是針對產(chǎn)品生命周期末端和我們擁擠的垃圾填埋場的可持續(xù)解決方案。這實(shí)際上是一種不會讓我們生病的塑料。"

　　使用傳統(tǒng)制造設(shè)備制造生物可降解塑料具有挑戰(zhàn)性，但 Algenesis 公司正在取得進(jìn)展。該公司已與特瑞堡(Trelleborg)合作生產(chǎn)涂層織物，并與犀牛盾(RhinoShield)合作生產(chǎn)手機(jī)保護(hù)殼。

　　伯卡特說："當(dāng)我們開始這項工作時，有人告訴我們這是不可能的?，F(xiàn)在我們看到了不同的現(xiàn)實(shí)。還有很多工作要做，但我們希望給人們帶來希望。這是可能的。"

　　這項研究發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上。