
記者11日從武漢大學獲悉,該校資源與環(huán)境科學學院教授鄧紅兵帶領(lǐng)團隊利用花粉,不僅制備出可捕捉微納米塑料顆粒的海綿狀材料,而且制作出可降解、可循環(huán)的生物塑料。
從污染治理到源頭替代,該系列研究成果給出塑料污染的可持續(xù)閉環(huán)解決方案,于近期相繼發(fā)表于國際期刊《先進功能材料》與《科學進展》。
鄧紅兵介紹,全球每年農(nóng)業(yè)活動中會產(chǎn)生數(shù)百萬噸廢棄生物質(zhì)資源,其中花粉顆粒來源廣泛,廉價易得。然而,花粉因外壁堅硬,結(jié)構(gòu)惰性強,長期被視為難以利用的“邊角料”。
鄧紅兵帶領(lǐng)團隊在持續(xù)開展微塑料去除研究過程中,發(fā)現(xiàn)魷魚甲殼素等對微納米塑料具有較強捕集能力。在此基礎(chǔ)上,團隊利用魷魚骨提取的β-甲殼素作為柔性骨架,嵌入花粉顆粒,制備出可吸附納米塑料的海綿狀材料。
“花粉表面自帶微納米級紋理圖案,在與甲殼素協(xié)同作用下,可通過疏水相互作用、靜電作用及物理截留等機制,捕捉微納米塑料顆粒。”鄧紅兵說。
實驗發(fā)現(xiàn),花粉-甲殼素海綿狀材料對不同粒徑、表面電荷和類型的微塑料均具有廣譜適應(yīng)性,對藥物、內(nèi)分泌干擾物、油類等疏水性污染物展現(xiàn)出良好吸附兼容性,具備在水體凈化、工業(yè)廢水處理、環(huán)境修復(fù)等方面的應(yīng)用潛力。
更進一步,團隊探索了花粉顆粒的結(jié)構(gòu)可塑性與組裝潛力,用堿水將花粉煮至軟化,而后與棉花纖維混在一起,鋪平晾干,得到一種純天然的生物塑料。
“這里主要是利用了花粉顆粒特殊的形狀。”論文共同通訊作者、武漢大學資源與環(huán)境科學學院副教授趙澤介紹,花粉是一種非常細小的天然顆粒,與細長的棉花纖維混合后,顆粒和纖維間的形狀差異,會像磚頭和水泥、或泥漿和稻草那樣牢牢連接,形成結(jié)實又有韌性的生物塑料。
趙澤介紹,這種生物塑料制作過程簡單、環(huán)保,使用后可通過水處理實現(xiàn)循環(huán)再生,廢棄后半年內(nèi)還能被微生物完全降解,且不會產(chǎn)生微塑料,有望替代傳統(tǒng)塑料,助力減少塑料污染。