自然启发的循环经济回收方法将改变塑料的回收方式
现在,我们的地球和生活在地球上的一切,都快被我们制造的塑料垃圾压垮了。这些不可生物降解的材料在使用后被丢弃的数量只会不断增加,所以我们迫切需要新的方法来处理它们,而且必须要快。
最近,一项新的研究展示了一种全新的塑料回收方法的概念验证,其灵感来自于大自然自然地"回收"我们环境中存在的有机聚合物成分的方式。
这种方法的指导思想是,有机聚合物中的蛋白质不断被分解成不同的部分,然后重新组装成不同的蛋白质,而不会损失构建块的质量。 从本质上讲,在不降解塑料的情况下回收塑料(一种合成聚合物)时,我们必须考虑更小。
蛋白质是主要的有机化合物之一,可作为一切生物的基石。它们是被称为氨基酸的长链分子(或单体),研究人员认为,这些分子的分解和重组方式暗示了一种回收合成聚合物的潜在策略。
来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的材料学家西蒙妮·吉弗里(Simone Giaveri)表示: "蛋白质就像一串珍珠,其中每颗珍珠都是一种氨基酸。每颗珍珠都有不同的颜色,颜色序列决定了珍珠的串结构,从而决定了它的特性。在自然界中, 蛋白质链分解成组成成分的氨基酸,细胞将这些氨基酸重新组合在一起形成新的蛋白质。也就是说,它们创造了具有不同颜色序列的新珍珠串。 "
研究人员称他们的方法为"自然启发的循环经济回收",简称为 "NaCRe"。其过程如下图所示:
在实验室测试中,该团队能够将选定的蛋白质分成氨基酸,然后将它们组装成具有不同结构和用途的新蛋白质。在一个案例中,他们将丝质蛋白质转化为绿色荧光蛋白,这是一种用于生物医学研究的发光示踪剂。尽管进行了这种解构和重构,蛋白质的质量仍然保持不变。
根据该团队的分析,蛋白质中自然发生的机制也可以应用于塑料,尽管开发和扩大必要的技术还需要一些时间。
天然聚合物和合成聚合物之间存在着很大的差异,但研究人员表示,这种新的回收方法是可行的,而且可以使材料在尽可能长的时间内使用。
来自EPFL的材料科学家解释道:"这需要一个完全不同的心态。聚合物是珍珠串,但合成聚合物主要是由相同颜色的珍珠组成,当颜色不同时,颜色的顺序就几乎不重要了。 此外,我们还没有有效的方法来控制不同颜色珍珠的合成聚合物的顺序。"
事实上,即使是生物可降解塑料也会产生废渣,在回收过程结束后,这些废渣必须被储存或掩埋,这通常会对土地使用和污染造成连锁反应。但新的研究策略可能有助于解决这一问题。
研究人员估计,在70年的寿命中,一个人平均扔掉约2吨塑料 —— 考虑到地球上现在有近80亿人,这是一个灾难性的垃圾量。
虽然,我们在解决塑料污染问题上取得了一些进展,但目前还远远不够。如果我们要阻止塑料对我们的世界和我们的健康造成进一步的损害,就需要在思维和行动上进行根本性的转变。
在未来,可持续发展需要将升级回收推向极端,将许多不同的物品放在一起,然后回收这些混合物,每天生产出不同的新材料。其实,大自然已经在这样做了。
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