密歇根州立大学包装学院的研究人员已经开发出一种有前途的、可持续的替代石油基塑料的方法，这种塑料更容易被生物降解。

拉斐尔·奥拉斯(Rafael Auras)领导的一个团队制造了一种生物基聚合物混合物，可在家庭和工业环境中堆肥。这项研究发表在ACS可持续化学与工程杂志上。

“在美国和全球范围内，垃圾，尤其是塑料垃圾是一个很大的问题，”密歇根州立大学教授、安姆科包装可持续发展基金会主席奥拉斯说。

在美国，只有不到10%的塑料垃圾被回收利用，这意味着大部分塑料垃圾最终成为垃圾或垃圾，造成了经济、环境甚至健康问题。

奥拉斯说:“通过开发可生物降解和可堆肥的产品，我们可以转移一些废物。”“我们可以减少进入垃圾填埋场的数量。”

另一个好处是，用于堆肥箱的塑料不需要清除食物污染物，这是有效回收塑料的主要障碍。回收设施通常必须在花费时间、水和能源来清洁肮脏的塑料废物或直接将其扔掉之间做出选择。

“想象一下，你有一个咖啡杯或一个装有番茄酱的微波炉托盘，”奥拉斯说。“你不需要漂洗它们，你只需要堆肥。”

聚乳酸和淀粉的“甜点”

该团队使用的是所谓的聚乳酸(PLA)，从很多方面来看，这似乎是一个显而易见的选择。它已经在包装中使用了十多年，它是从植物糖而不是石油中提取的。

如果管理得当，PLA的废物副产品都是天然的:水、二氧化碳和乳酸。

此外，研究人员知道聚乳酸可以在工业堆肥中生物降解。这些堆肥机创造的条件，比如更高的温度，比家用堆肥机更有利于分解生物塑料。

然而，对一些人来说，在家制作可堆肥的PLA似乎是不可能的。

“我记得人们嘲笑把解放军家庭堆肥作为一种选择的想法，”奥拉斯实验室小组的博士生、新报告的第一作者普贾·马耶卡尔(Pooja Mayekar)说。“这是因为微生物不能正常攻击和消耗聚乳酸。它必须被分解到可以作为食物的程度。”

虽然工业堆肥设置可以使聚乳酸达到这一点，但这并不意味着他们可以很快或完全做到这一点。

奥拉斯说:“事实上，许多工业堆肥商仍然不愿接受聚乳酸这样的生物塑料。”

在由美国农业部和密歇根州立大学农业生物研究所支持的实验中，研究小组表明，聚乳酸可以在工业堆肥条件下放置20天，然后微生物开始消化它。

为了消除这种滞后时间，使家庭堆肥成为可能，Auras和他的团队将一种叫做热塑性淀粉的碳水化合物衍生材料整合到聚乳酸中。在其他好处中，淀粉给堆肥中的微生物提供了在聚乳酸降解时更容易被吃掉的东西。

Mayekar说:“当我们谈论淀粉的添加时，这并不意味着我们只是不断地向PLA基质中倾倒淀粉。”“这是为了找到淀粉的最佳降解点，这样PLA就能在不影响其他性能的情况下更好地降解。”

幸运的是，博士后研究员Anibal Bher已经在配制不同的PLA-热塑性淀粉混合物，以观察它们如何保持常规PLA薄膜的强度、清晰度和其他理想特征。

Bher和Mayekar与博士生Wanwarang Limsukon合作，可以观察到在不同条件下进行堆肥过程中，这些不同的薄膜是如何分解的。

Limsukon说:“不同的材料在过程开始时有不同的水解方式，在过程结束时有不同的生物降解方式。”“我们正在努力追踪整个途径。”

Auras和他过去和现在的实验室成员在密歇根州立大学工作了19年，他们使用的系统基本上是从头开始构建的。研究人员在包装学院自己的实验室之外使用的设备也起了作用。

“与密歇根州立大学包装学院的Auras博士合作，这很棒，”Bher说。“因为，在某种程度上，我们想要制造真正的产品。我们正在利用校园周围的设备制作材料并测试它们的性能。密歇根州立大学提供了很多资源。”

“这就是为什么这是最好的包装学校之一，”Mayekar说。