基于海藻的新發(fā)明試圖取代食品包裝中的傳統(tǒng)化石基塑料涂層

海藻不僅為海洋動(dòng)物提供食物和住所，還可以幫助解決塑料污染問(wèn)題。澳大利亞弗林德斯大學(xué)的材料研究人員和德國(guó)生物材料開(kāi)發(fā)商“one ? f?ve”開(kāi)發(fā)了一種新的無(wú)污染海藻基涂層材料，“旨在取代防油脂快餐包裝中使用的傳統(tǒng)化石基塑料涂層?！?/p>

根據(jù)弗林德斯大學(xué)的媒體報(bào)道，這項(xiàng)創(chuàng)新旨在通過(guò)顯著減少對(duì)高污染傳統(tǒng)塑料的依賴(lài)來(lái)改變?nèi)虬b和塑料行業(yè)。

我們從快餐店訂購(gòu)的漢堡包、炸薯?xiàng)l和炸土豆條的包裝通常是用一層薄薄的塑料層壓制而成，以使其具有抗油脂性。然而，這在回收方面造成了問(wèn)題，因?yàn)樵搶油ǔＳ珊铣删酆衔镏瞥?，而該合成聚合物?lái)自石油，例如聚乙烯或聚丙烯。它不會(huì)生物降解，而是會(huì)分解成更小的碎片，稱(chēng)為微塑料。

one ? f?ve和弗林德斯大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種替代方案，即不以合成聚合物為原料的海藻基涂層。這符合最近提出的歐盟包裝和包裝廢物規(guī)則的修訂目標(biāo)。擬議規(guī)則的主要目標(biāo)是防止包裝廢物的產(chǎn)生，促進(jìn)高質(zhì)量的“閉環(huán)”回收，減少對(duì)初級(jí)自然資源的需求，并為二級(jí)原材料創(chuàng)造一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的市場(chǎng)，這將增加回收塑料的使用。

可生物降解和可堆肥塑料必須滿(mǎn)足許多條件才能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生積極影響。首先，用于生產(chǎn)生物塑料的生物質(zhì)必須來(lái)自可持續(xù)的來(lái)源。第二，可生物降解塑料必須加以謹(jǐn)慎對(duì)待，不應(yīng)該被用作亂扔垃圾的借口。最后，工業(yè)可堆肥塑料將只允許用于某些產(chǎn)品，并且只應(yīng)在它們具有環(huán)境效益、不會(huì)對(duì)堆肥質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響并且有適當(dāng)?shù)纳飶U物收集和處理系統(tǒng)時(shí)使用。

圖源：Keith Anthony Fabro for Mongabay

據(jù)弗林德斯納米科學(xué)技術(shù)研究所的首席研究員Zhongfan Jia說(shuō)，他們開(kāi)發(fā)的海藻基涂層材料使用天然聚合物，而不是化石燃料基產(chǎn)品。與合成聚合物相反，天然聚合物存在于自然界，從植物或動(dòng)物中提取而來(lái)。這種新的涂層材料來(lái)自海藻酸鈉——海藻酸鈉是從褐藻中提取的，通常用作增稠劑、膠凝劑、乳化劑、穩(wěn)定劑和質(zhì)地改良劑。

Jia解釋說(shuō)，海藻提取物的結(jié)構(gòu)與造紙用的天然纖維相似。通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)改性以增強(qiáng)耐油脂和耐油性能，可在一定時(shí)間內(nèi)保存快餐食品。

雖然新涂層配方的生物質(zhì)是從原產(chǎn)于南澳大利亞海岸線(xiàn)的海藻中提取的天然聚合物制成的，但Jia表示，其他國(guó)家也有可能采用這項(xiàng)技術(shù)?！叭绻覀兡茉谶@里提取，我們就不需要從其他地方進(jìn)口海藻。但這并不意味著其他地方的海藻不能被利用?！?/p>

在不同的國(guó)家，海藻有多種用途。在日本、韓國(guó)和中國(guó)，海藻被用作人類(lèi)消費(fèi)的食物。在印度尼西亞，它被用于制作食用杯和食品包裝紙等物品，以解決塑料廢物問(wèn)題。此外，還可以通過(guò)提取海藻酸鹽、瓊脂和角叉菜膠用于工業(yè)目的，作為增稠劑和膠凝劑使用。

菲律賓的海藻和生物塑料

菲律賓是世界領(lǐng)先的水生植物生產(chǎn)國(guó)之一。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，商業(yè)性海藻養(yǎng)殖已經(jīng)成為菲律賓最重要的沿海產(chǎn)業(yè)之一，養(yǎng)活了20多萬(wàn)個(gè)家庭。更具體地說(shuō)，角叉菜膠很有價(jià)值，它是一種類(lèi)似明膠的添加劑，在許多食品和化妝品中用作增稠劑和穩(wěn)定劑，如淡奶油、巧克力牛奶和冰淇淋等。

2019年，一位名叫Denxybel Montinola的菲律賓人利用芒果和海藻開(kāi)發(fā)了一種生物塑料薄膜，成為頭條新聞，這兩種材料都是該國(guó)豐富的原材料。他在2019年的DOST-BPI科學(xué)獎(jiǎng)競(jìng)賽中展示了他的發(fā)明，并成為30名因科學(xué)研究和創(chuàng)新而獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀大學(xué)生之一。

“海藻實(shí)際上生長(zhǎng)得非?？欤晕覀兛梢园踩?、可持續(xù)地使用它。如今，我們真的對(duì)可持續(xù)發(fā)展非常挑剔，所以我們真的想使用一種不會(huì)損害環(huán)境的原材料，那就是海藻，”Montinola說(shuō)道。

海藻是“初級(jí)生產(chǎn)者”，這意味著它們從陽(yáng)光中獲得能量，從非生物來(lái)源獲得必要的物質(zhì)。它們生長(zhǎng)迅速，比陸地植物快30-60倍。而芒果是菲律賓的國(guó)果，是該國(guó)第三大水果作物。2015年，該國(guó)鮮芒果和芒果干出口排名第七。

圖源：Denxybel Montinola

正如Montinola解釋的那樣，他開(kāi)發(fā)的生物塑料是通過(guò)加工原材料提取其聚合物——海藻中的卡拉膠和芒果皮中的果膠——制成的。這些聚合物在沒(méi)有使用增塑劑的情況下結(jié)合在一起，增塑劑是一種人造成分，使這種材料像石油基材料一樣具有彈性。因此，它是可以生物降解的。

“在我的發(fā)明中，如果你將生物塑料浸入水中，它會(huì)完全溶解成其原材料，即海藻和芒果皮的聚合物。所以它不會(huì)像傳統(tǒng)的石油基塑料那樣真正變成微塑料?！?/p>

根據(jù)Montinola的說(shuō)法，他的發(fā)明利用了環(huán)境廢棄物。如果芒果-海藻生物塑料生產(chǎn)成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，利用它而不是讓它腐爛，便可以進(jìn)一步為農(nóng)民創(chuàng)造額外的收入。

海藻基生物塑料的商業(yè)化弗林德斯大學(xué)與one ? f?ve開(kāi)發(fā)的快餐包裝生物涂層材料旨在用于商業(yè)用途。然而，據(jù)Jia的介紹，他們?nèi)栽谂?shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的加工，以生產(chǎn)工業(yè)規(guī)模的天然聚合物涂層?！拔覀冋谂ψ龅氖怯邢Ｍ渲瞥瞿苓m應(yīng)當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品……這可以使商業(yè)化更快、更便宜，不需要建立一個(gè)新的工廠(chǎng)?！?/p>

另外，“應(yīng)該采取額外的安全措施來(lái)滿(mǎn)足不同國(guó)家的當(dāng)?shù)匾蟆麄儗?duì)食品有不同的規(guī)定，也是這種產(chǎn)品最終上市所需的額外時(shí)間，”Jia說(shuō)道。

同樣，在Montinola的生物塑料薄膜開(kāi)發(fā)中，目標(biāo)是使其商業(yè)化。然而，與傳統(tǒng)的石油基塑料相比，在生產(chǎn)生物基塑料的過(guò)程中存在一些障礙，例如資金的缺乏和技術(shù)問(wèn)題。

除了提供傳統(tǒng)塑料的可持續(xù)替代品，這些生物基塑料涂層和薄膜的生產(chǎn)也有助于創(chuàng)造生計(jì)?！拔艺J(rèn)為我們將為從事海藻養(yǎng)殖的農(nóng)民帶來(lái)商機(jī)，” Montinola說(shuō)。“此外，我認(rèn)為，我們可以創(chuàng)建另一個(gè)生產(chǎn)生物塑料的行業(yè)或部門(mén)。”

在商業(yè)上可獲得的生物塑料涂層和薄膜中使用海藻可以促使該行業(yè)提取更多的聚合物，從而導(dǎo)致對(duì)海藻的需求增加。

菲律賓巴拉望島的海藻養(yǎng)殖不僅幫助提升了家庭的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，還建立了一種社區(qū)意識(shí)。它增強(qiáng)了從事海藻養(yǎng)殖的婦女的權(quán)能，使她們能夠幫助將食物擺上自家餐桌，并支付子女上學(xué)的費(fèi)用。海藻養(yǎng)殖戶(hù)在保護(hù)海洋生物方面也發(fā)揮著重要作用。

因此，Montinola呼吁政府讓創(chuàng)新者更容易獲得資金?！皩?duì)于年輕人來(lái)說(shuō)，我們正處于社交媒體時(shí)代……有些問(wèn)題真的很重要，需要解決，我認(rèn)為我們有時(shí)應(yīng)該關(guān)注這個(gè)問(wèn)題，放大年輕創(chuàng)新者和年輕活動(dòng)家的聲音，真正改變世界?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

1. Philippines Department of Agriculture. (2018). Philippine Mango Industry Roadmap 2017-2022. Retrieved from https://www.da.gov.ph/wp-content/uploads/2019/06/Philippine-Mango-Industry-Roadmap-2017-2022.pdf

2. https://news.mongabay.com/2023/01/innovators-develop-seaweed-based-alternatives-to-plastic-food-wrappers/

編譯：Victoria

審核：Maggie

編輯：Tommy