在他們新的環(huán)保工藝中,利用生物質(zhì)生產(chǎn)的塑料(生物塑料)通過(guò)化學(xué)方法被重新回收為肥料。這項(xiàng)研究將發(fā)表在《綠色化學(xué)》上,這是英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的一份期刊,專(zhuān)注于可持續(xù)和生態(tài)友好技術(shù)的創(chuàng)新研究。

該團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于異山梨醇基聚碳酸酯(PIC),一種生物基聚碳酸酯,作為石油基聚碳酸酯的替代品,已經(jīng)獲得了很多關(guān)注。PIC是用一種從葡萄糖中提取的無(wú)毒材料--異山梨醇(ISB)作為單體生產(chǎn)的。有趣的是,連接ISB單元的碳酸鹽鏈接可以在一個(gè)被稱(chēng)為"氨解"的過(guò)程中用氨水切斷。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生尿素,這是一種富含氮的分子,被廣泛用作肥料。雖然這種化學(xué)反應(yīng)對(duì)科學(xué)來(lái)說(shuō)并不是什么秘密,但很少有關(guān)于聚合物降解的研究關(guān)注所有降解產(chǎn)物的潛在用途,而不僅僅是單體。

首先,科學(xué)家們調(diào)查了PIC的完全氨解在溫和的條件下(30℃和大氣壓)在水中進(jìn)行的效果如何。這一決定背后的理由是為了避免使用有機(jī)溶劑和過(guò)量的能源。該小組通過(guò)各種手段仔細(xì)分析了所有的反應(yīng)產(chǎn)物,包括核磁共振光譜、傅里葉變換紅外光譜和凝膠滲透色譜。

盡管他們成功地以這種方式生產(chǎn)了尿素,但即使在24小時(shí)之后,PIC的降解也沒(méi)有完成,仍有許多ISB衍生物存在。因此,研究人員嘗試提高溫度,發(fā)現(xiàn)在90°C時(shí),大約6個(gè)小時(shí)就能實(shí)現(xiàn)完全降解！這也是研究人員會(huì)選擇這種方法的原因。Aoki博士強(qiáng)調(diào)了這種方法的好處：“反應(yīng)的發(fā)生不需要任何催化劑,表明PIC的氨解可以很容易地使用氨水和加熱進(jìn)行。因此,從化學(xué)品回收的角度來(lái)看,這個(gè)程序操作簡(jiǎn)單,而且對(duì)環(huán)境友好。”

最后,作為所有PIC降解產(chǎn)物可以直接作為肥料使用的概念證明,該團(tuán)隊(duì)用擬南芥這種模式生物進(jìn)行了植物生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn),用所有PIC降解產(chǎn)物處理的植物比只用尿素處理的植物長(zhǎng)得更好。

這項(xiàng)研究的總體結(jié)果展示了開(kāi)發(fā)塑料肥料系統(tǒng)的可行性。該系統(tǒng)不僅可以幫助抵御污染和資源枯竭,還可以為滿(mǎn)足世界上日益增長(zhǎng)的糧食需求做出貢獻(xiàn)。Aoki博士最后說(shuō)：“我們相信,我們的工作是在不久的將來(lái)開(kāi)發(fā)可持續(xù)和可回收聚合物材料的一個(gè)里程碑?！?/P>