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由生物质DNA和离聚物制成的可持续生物塑料

       通常被称为塑料的聚合物是几乎所有现代技术的关键组成部分。由于全球塑料污染,塑料的生产、使用和报废选择引起的环境问题越来越严重。塑料原料主要是从不可再生的石油化工产品中蒸馏而来,蒸馏过程需要大量的能源,同时会产生大量的温室气体和有毒的副产品。从长远来看,开发可持续的生物基塑料将是一个令人满意的选择,以减少对不可再生石油化工产品的依赖,并遵循绿色化学和工程的原则,服务于可持续发展的社会。目前的回收方法一般需要在高温、强酸/强碱条件下进行,并使用产生活性物质的催化剂,这可能会带来塑料机械性能和可回收性下降的不可避免的风险。除此之外,当前生物塑料主要来源于农作物,导致与农田、水资源等农业资源的竞争。
       在近期一篇发表于《
Journal of the American Chemical Society》的文章中,天津大学研究人员Jinpeng Han等人的最新研究“Sustainable Bioplastic Made from Biomass DNA and Ionomers”,报道了一种加点水就能回收再加工的新型DNA塑料,有望告别塑料污染。创造了与环境兼容的可持续的DNA塑料:(1)所有原材料都来自生物可再生资源;(2)加工方式环保,不涉及高耗能;(3)实现了塑料的可循环、无损使用,大大延长了塑料的使用寿命;(4)废塑料的处置遵循废塑料回收和酶触发的温和条件下可控降解两条绿色路径。
近几十年来,DNA作为功能大分子被用于构建各种聚合物材料,包括DNA水凝胶、树突状DNA和DNA纳米颗粒,它们在结构上是可编程的和生物可降解的。此外,DNA是一种取之不尽、用之不竭的生物聚合物,可以从任何生物体中提取,包括植物、动物和微生物。地球上的DNA总量大约为500亿吨。作者预计,如果把DNA开发成生物塑料,从理论上讲,已经达到每年3.48亿吨的塑料需求将得到有效缓解。在此,作者创造了与环境兼容的可持续的DNA塑料:(1)所有原材料都来自生物可再生资源;(2)加工方式环保,不涉及高耗能;(3)实现了塑料的可循环、无损使用,大大延长了塑料的使用寿命;(4)废塑料的处置遵循废塑料回收和酶触发的温和条件下可控降解两条绿色路径。据作者所知,他们报道的DNA塑料是所有已知塑料中最环保的可持续材料。将DNA凝胶转化为可持续性DNA塑料的冷冻干燥方法,这将是推进可持续性生物塑料发展的一般策略。可持续性涉及到DNA塑料的生产、使用和报废选择的各个方面。原材料全部来自生物可再生资源。采用绿色加工方法(冷冻干燥),制备塑料时不使用有机溶剂和生产化学副产品。与传统的熔体加工方法相比,冷冻干燥是一种能耗相对较低的工艺。这项工作提供了一种将生物基水凝胶转化为生物塑料的新策略,并展示了DNA塑料的闭环回收过程,这对推动可持续材料的发展具有重要意义。
      该文章报道了一种将DNA凝胶转化为可持续性DNA塑料的冷冻干燥方法,这将是推进可持续性生物塑料发展的一般策略。可持续性涉及到DNA塑料的生产、使用和报废选择的各个方面。开发可持续的生物基塑料将是一个令人满意的选择,以减少对不可再生石油化工产品的依赖,并遵循绿色化学和工程的原则,服务于可持续发展的社会。据了解,这所报道的DNA塑料是所有已知塑料中最环保的可持续材料。

(来源:QYIM & AMSC MN Hu 编报)

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