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)通過化學方法被重新回收為肥料。這項研究將發(fā)表在《綠色化學》上,這是英國皇家化學學會的一份期刊,專注于可持續(xù)和生態(tài)友好技術(shù)的創(chuàng)新研究。

該團隊專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被稱為"氨解"的過程中用氨水切斷。這個過程產(chǎn)生尿素,這是一種富含氮的分子,被廣泛用作肥料。雖然這種化學反應對科學來說并不是什么秘密,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)在水中進行的效果如何。這一決定背后的理由是為了避免使用有機溶劑和過量的能源。該小組通過各種手段仔細分析了所有的反應產(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小時之后,PIC的降解也沒有完成,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,大約6個小時就能實現(xiàn)完全降解！這也是研究人員會選擇這種方法的原因。Aoki博士強調(diào)了這種方法的好處：“反應的發(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行。因此,從化學品回收的角度來看,這個程序操作簡單,而且對環(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,該團隊用擬南芥這種模式生物進行了植物生長實驗。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得更好。

這項研究的總體結(jié)果展示了開發(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,還可以為滿足世界上日益增長的糧食需求做出貢獻。Aoki博士最后說：“我們相信,我們的工作是在不久的將來開發(fā)可持續(xù)和可回收聚合物材料的一個里程碑?！?/P>