废塑处理，4项新发现

塑料制品，因其方便多用而无处不在。塑料垃圾，因其难以处理同样无处不在。科学家们在研制各种新型塑料制品便利人们生活的同时，也为应对令人头疼的塑料垃圾污染问题绞尽脑汁。解决的办法无非是两种路径：一种是用细菌和微生物破坏塑料垃圾结构，分解它们；另一种是用新材料和新工艺生产易降解塑料。最近，美国和德国科学家在这两种解决路径上都有新的发现。

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大量电子可分解全氟化合物

全氟及多氟烷基物质（PFAS），又称全氟化合物（PFC），是含有至少一个完全氟化碳原子的全氟烷基和多氟烷基物质，包括全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸盐（PFOS）。其碳和氟原子之间由被认为是有机化学中最强键连接。由于碳氟键不受热、化学品和物理力影响的这一特性，使得全氟化合物自20世纪40年代被成功合成以来，在食品包装、防污和防水织物、抛光和蜡、消防泡沫、清洁产品、地毯和其他数千种常见家用和工业产品中被广泛使用。

不幸的是，自被大量应用以来，这些无法生物降解产品已经污染了全球多地水源。而且，据美国国家环境保护局的估计，地球上多数人群已经开始在体内积累全氟化合物，因为这些“永远的化学物质”无法实现生物降解。

据了解，全氟化合物可通过饮食、饮水和呼吸等途径进入机体，主要分布在血液、肝脏、肾脏中，可对人体形成多种健康危害。

而现在，美国加州大学河滨分校的工程师们在建模实验中已经证明，依靠过量的电子可以破坏水中全氟化合物的碳氟键。该研究成果已以论文形式发表在近日出版的英国皇家化学学会旗下《物理化学化学物理》期刊上。

“在实际的水处理场景中，多余的电子可能来自紫外线辐射条件下放置在水中的含金属化合物。这些化合物的电子将与全氟化合物分子相互作用并分解它们。”亚米贾拉说。

假单胞菌可助聚氨酯材料降解

地球上最大的问题之一可能会有答案了。

德国科研团队在3月27日出版的国际期刊《微生物学前沿》杂志上说，他们已经发现并鉴定出一种细菌菌株，能够降解聚氨酯中的一些化合物砌块。

聚氨酯具有轻巧、绝缘和柔韧的特性，因此被广泛应用于从冰箱、建筑到鞋类、家具等领域。2015年，欧洲塑料产品中仅聚氨酯产量就达350万吨。

不幸的是，聚氨酯很难被回收。因为这类塑料都是热固聚合物，加热时不会熔化。这些废物的归宿大多是垃圾填埋场。在那里，它们会释放出许多有毒化学物质，其中一些是致癌的。

如何分解聚氨酯材料是一个持续性的研究。然而，很少有研究像本论文这样强调聚氨酯的生物降解问题。

这个来自德国的研究小组成功地从塑料废物中分离出一种叫做假单胞菌（Pseudomonas sp.TDA1）的细菌。研究人员进行了基因组分析，以确定这种细菌对帮助微生物代谢塑料中某些化合物的作用。他们还进行了其他分析和实验，以了解细菌的能力。

据赫尔姆霍尔茨环境研究中心的克里斯蒂安·埃伯林博士介绍，这种特殊菌株源自一组特殊的细菌，这些细菌因耐受有毒有机化合物和其他形式的压力而闻名。埃伯林博士是论文的合著者，负责协调和监督这项工作。“这种特性也被称为溶剂耐受性，是极端微生物的一种形式。”他说。

这项研究是欧盟一项名为P4SB（利用假单胞菌合成生物学，从塑料废物到塑料价值）科学计划的一部分。该项目试图找到有用的微生物，将油基塑料生物转化为完全可生物降解的塑料。顾名思义，该项目的研究重点就是假单胞菌细菌。

除聚氨酯外，这项研究还包括探索降解聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的塑料。该塑料在塑料水瓶中广泛使用。

海皮珀博士说，未来对假单胞菌研究的第一步，是确定编码细胞外酶的基因。因为这些酶能够分解聚酯聚氨酯中的某些化合物。细胞外酶，也称为胞外酶，是细胞外分泌的蛋白质，可引起生化反应。

海皮珀说：“当然，在能够实现技术和商业飞跃前，还需要像当前一样，我们必须从研究中收集更多知识，哪怕每次只是一小步。”

控制支化可回收与生产两得

支化，是指在一定的条件下形成枝状非线性结构高分子的过程。

最近，美国休斯敦大学研究人员 告了一种围绕支化过程变化生产聚烯烃的新方法。由碳氢化合物和最常见的塑料砌块制成，其结构旨在解决塑料回收障碍。这一过程还可通过食用油和其他天然物质产生塑料。

韦尔奇-UH高分子化学卓越中心主任伊娃·哈斯表示，该工艺解决了工业塑料生产商的长期需求，无需新的催化剂或昂贵的添加剂。“这是一个非常简单的过程。”她说。

聚烯烃和它的衍生产品，如聚乙烯和聚丙烯，可用于生产从杂货袋到工业管道等一切产品。琼斯说，高度支化的聚烯烃用于需要柔软性或柔韧性的产品，如购物袋，而低度支化的则用于生产硬性塑料。

哈斯说，传统上，不同催化剂适用于不同水平的支化，这意味着一次支化只能生产一种塑料。“你必须具体说明需要什么材料，以确定需要什么类型的支化。”她说。

而新方法允许使用添加不同数量氯化铝的铂金催化剂进行支化。氯化铝是一种丰富而廉价的物质，可以在工艺的不同节点添加，从而使产生的聚烯烃具有不同的支化特性。这就解决了塑料生产商面临日益严重的问题，即如何以环保的方式处理塑料废物。

目前用于购物袋、奶壶、玩具和医疗设备等日常材料的聚合物，在化学回收时，熔化过程中无法轻易混合。琼斯说：“运用新方法可以使具有不同性能的塑料更容易回收。”

哈斯说，该工艺使各种分子一起作用产生聚合物，还可以解决塑料生产商面临的另一个问题，为生产塑料提供了新的平台。

等规聚丙烯可被氧化物降解

商业捕鱼活动贡献了最终流入海洋的一半左右漂浮塑料废物。渔 和绳索主要由3种聚合物制成：等规聚丙烯、高密度聚乙烯和尼龙66。它们都不容易被降解。

为了解决困扰世界海洋和水道的塑料污染问题，美国康奈尔大学的化学家们研制出了一种可因紫外线辐射而降解的新型聚合物。近日，这一成果已以论文形式发表在《美国化学学会杂志》上。

“我们发明了一种具有商业渔具所需机械性能的新型塑料。这种新型塑料会随时间逐渐降解，最终在水生环境中消失。”首席研究员、康奈尔大学化学和化学生物学教授杰夫·科茨实验室博士布莱斯·利平斯基说。

这种新型塑料属于等规聚丙烯的一种。在过去15年里，科茨和他的研究小组一直在研究等规聚丙烯的降解，但这种最初在1949年问世的材料如何降解始终是未知的。

科茨的研究成果是把对等规聚丙烯的降解寄托在一种氧化物上。利平斯基指出，这种等规聚丙烯氧化物在日常使用时保持稳定，但当暴露于紫外线下时会最终分解。“从视觉上看，在这个过程中，塑料成分似乎没有多大变化，但在实验室条件下，很明显，塑料成分变化了。”他说。

研究证明，这一降解速度取决于光的强度。在实验室条件下，聚合物链长度在被暴露于紫外线下30天后，退化到了原始长度的1/4。

利平斯基和其他科学家们希望，最终不留下等规聚丙烯的痕迹。他指出，等规聚丙烯氧化物小链的生物降解有文献先例，可以有效地使其消失。研究团队正在进行的努力旨在证明这一点。

这项研究得到了美国国家科学基金会可持续聚合物中心、美国国家基金会康奈尔材料研究中心的支持。

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