圖:武漢大學資源與環境科學學院副院長鄧紅兵教授指導團隊開展實驗攻關。\受訪者提供
日常生活中除了常見的塑料,直徑小於5毫米細如塵埃的塑料顆粒也遍布各個角落。公開研究顯示,普通人每周「吃掉」的微塑料相當於一張信用卡大小。有效清除微塑料並從源頭尋找環保替代品,成為亟待攻克的環境難題。
近日,武漢大學資源與環境科學學院鄧紅兵教授、趙澤副教授團隊研究發現,利用廢棄花粉和魷魚骨,經特殊工藝處理,能高效「捕捉」水中微塑料顆粒,同樣地,小龍蝦殼亦可通過簡便處理方法轉化為高效的微塑料吸附材料。相關研究成果早前相繼發表在《Advanced Functional Materials》和《Science Advances》等國際權威期刊。研究團隊還進一步利用花粉,開發出一種能被微生物完全降解的新型生物塑料。「從自然中來,最終又回歸自然,真正實現綠色閉環循環,為減塑、無塑目標提供一種理想的解決方案。」趙澤表示。\大公報記者 張帥
經特殊工藝處理 高效「捕捉」水中微塑料
微塑料是指直徑小於5毫米的塑料顆粒,微塑料廣泛存在於大氣、水體和土壤環境中,通過大自然循環,遍布地球各個角落。研究人員發現,不少家庭用來洗碗、擦灶台的清潔海綿每磨損1克,即釋放650萬個微塑料顆粒。世界自然基金會委託澳洲紐卡斯爾大學進行的研究更顯示,在全球範圍內,每人每周通過飲用水和食物攝入約5克微塑料,相當於一張銀行卡的重量。
兩年用掉了600斤小龍蝦做實驗
目前,微塑料與持久性有機污染物、內分泌干擾物和抗生素,已被合稱為新污染物「四大家族」。有研究指出,微塑料能夠「入侵」人體多個部位,增加罹患心臟病、癌症等疾病的風險,是生活中看不見的「殺手」。
「由於微塑料和納米塑料體積小、親疏水性質複雜,傳統吸附劑通常依賴高能耗工藝或化學改性,難以兼顧吸附效率與環境友好性。」趙澤表示,研究團隊創新性地利用魷魚骨提取的親水性β-甲殼素作為柔性骨架,嵌入天然疏水性花粉顆粒,製備出了具有微納結構和高度孔隙率的海綿狀材料。花粉表面自帶微納米級紋理圖案,具有豐富的芳香族環結構、乙酰氨基及黃酮類等官能團,在與甲殼素協同作用下,可通過疏水相互作用、氫鍵作用、π-π堆積、靜電作用及物理截留等多種機制,高效捕捉微納米塑料顆粒。
同樣地,小龍蝦殼亦可通過簡便處理方法轉化為高效的微塑料吸附材料。「一隻小龍蝦能吃的肉只佔兩成,大部分殼以往都浪費了。」鄧紅兵此前透露,為了獲取研究所需的小龍蝦殼,他和學生曾在兩年內約用掉了600斤小龍蝦來作實驗。
用花粉製成可降解塑料
趙澤指出,微塑料污染的根源在於不可降解的石油基塑料。研究團隊還進一步探索花粉顆粒的結構可塑性與組裝潛力,將其與少量預處理後的棉花纖維混合,還開發出了一種具有優異力學性能和環境友好性的新型生物塑料。與石油基塑料相比,該生物塑料的性能與全生命周期環境優勢顯著,使用後可通過水處理循環再生,廢棄後能被微生物完全降解,且不產生微塑料。
「即便在最普通的土壤環境中,也能夠在半年內被土壤中的微生物完全降解。」趙澤還表示,這種新型生物塑料在降解過程中主要轉化為二氧化碳和水,不會釋放如二噁英等有害氣體,降解後的產物可以被植物吸收利用,「從自然中來,最終又回歸自然,真正實現綠色閉環循環,為減塑、無塑目標提供一種理想的解決方案。」