塑料污染是人类面临的关键环境问题，目前的回收策略远远远远远远不到其应有的位置。为了创建真正可持续的替代方案，研究人员在美国化学学会杂志已经调查了生物量生物量衍生的DNA和异物聚合物的使用。
学习：可持续生物塑料由生物质DNA和离子体制成。图片来源：GB Traveler/Shutterstock.com
塑料废物的规模
塑料是现代社会中的重要材料。但是，他们的成本很高。塑料通常是由石化物制成的，它们的生产对碳排放和气候变化产生了重大贡献，以及能源密集型和产生有毒的副产品。此外，他们可能需要数百年的时间才能降级。
在生命的尽头处置它们是一个重大挑战。每年有51至8800万吨塑料废物进入环境，此数量正在增加。常见的处置方法是填埋和焚化，但这是不够的。同样，这些方法导致有毒环境污染。塑料废物进入海洋，导致生态系统的损害，生物多样性的丧失以及微塑料可以进入食物链。
回收塑料废物有助于减轻问题，但回收策略仍然不足。因此，需要替代传统塑料来改善塑料行业的可持续性和生态友好性。
生物塑料
生物塑料是提出的解决方案，并且已经进行了许多研究。从长远来看，开发真正的可持续生物塑料将减少对化石燃料的依赖，并根据绿色工程和化学原则帮助建立一个可持续的社会。
生物塑料是由多种生物量制造的。有希望的生物培养的原材料包括纤维素，壳聚糖，植物油亚博网站下载，蛋白质和淀粉。尽管它们比石化衍生的塑料产品更可持续，但它们有几个关键问题。首先，从这些天然产品中得出的生物塑料的生产，使用和寿命终结选择并不严格遵循绿色工程和化学的原则。
其次，其中许多材料来自农作物，这意味着它们与食品亚博网站下载生产竞争资源。用来种植食物的土地是给工业生产的。此外，即使它们表现出增强的生物降解性，回收和再利用它们在生命结束后仍然存在问题。这导致了大量资源浪费。
此外，尽管回收节省资源，但使用高温，强酸/碱性条件以及产生反应性物种的催化剂的当前过程不足，这可能导致机械性能降低和可回收塑料的质量。
使用DNA和等聚合物改进生物塑料
近年来，DNA已成为一类功能性纳米材料，并已用于合成聚合物材料，例如DNA纳米颗粒，水凝胶亚博网站下载和树突聚合物样DNA结构。yabo214DNA具有有效取之不尽的额外优势，目前估计在地球上存在500亿吨。DNA可以从植物，动物和微生物等所有生物体中提取。从理论上讲，从DNA产生生物塑料将满足全球对塑料的总需求。
圆锥：用木材的形成包装溶液代替塑料
研究提出JCAS已经证明了使用DNA和等聚合物创建不需要能源密集型生产方法的可持续生物塑料。这种替代方法有一些主要优势。
首先，生物塑性生产的原材料来自可生亚博网站下载物可生产资源。其次，处理方法对环境友好。此外，通过实现可再生和非破坏性使用，可以延长源自DNA衍生的生物塑料的服务寿命。此外，通过受控酶促过程在轻度条件下回收或退化，它们在生命的尽头很容易处置。这些都是绿色路线。
研究中提出的过程涉及冻干交联的DNA水凝胶以创建DNA生物塑料。通过将离子基团引入弹性体合成的弹性离子体被用作大分子交叉链，以制备DNA凝胶。在实验中，使用了鲑鱼精子DNA，弹性体离子体介导其组装形成3D网络。
该小组通过构造DNA双螺旋，以DNA特异性荧光染料染色，证明了这些新型的DNA生物塑料，该螺旋染色是由DNA组成的。为了将DNA塑料处理为3D结构，团队开发了水触发的分子组装过程。他们在此过程中成功制造了一个塑料杯，进一步证明了过程和材料的潜力。亚博网站下载
未来
塑料废物的规模令人惊叹，塑料工业的碳足迹需要紧急解决。生物塑料可以帮助克服行业的困境，对DNA生物塑料的研究可以创建真正可持续的生物塑料版本，该版本牢固地植根于绿色化学和工程学原理。
进一步阅读
Han，J等。（2021）可持续生物塑料由生物质DNA和离子体制成[在线的]JCAS|pubs.acs.org。可用网址：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.ss.1c08888
免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。