JAIST利用光觸媒著手開發食用也無害的生質塑膠

 

刊登日期:2021/1/26
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日本北陸先端科學技術大學院大學(JAIST)將展開一項以光觸媒控制分解性之可食用塑膠的開發研究,計畫透過在生質塑膠中導入疏水性轉換(Switch)為親水性的光觸媒,製作出在海水中可以凝膠化,海洋生物食用也不會造成傷害的塑膠。凝膠無毒性,可在環境中逐漸軟化分解。此外,此項計畫係為日本政府推出之探索型(Moonshot)研究開發制度中「控制生物降解的時機與速度之海洋分解性塑膠開發」研究目標的一環。

目前JAIST已經實現主要技術中親水化的部分,並已實證經過親水化加工的固體狀樹脂以強烈紫外線照射6小時後可溶解於水中。在生質塑膠中導入此技術的話,就可製作出會變成無毒凝膠,海洋生物食用也無害的塑膠。

JAIST使用的材料為高梁(Sorghum),在日本全國皆可栽種,且具有優異的生產性。研究團隊利用此生物質合成依康酸(Itaconic Acid),與具有光轉換機能的分子進行聚縮合(Polycondensation),製作出高分子纖維。

轉換(Switch)部分係透過水與光執行分解,但無法控制分解性,因此JAIST在纖維裡同時置入光觸媒,以藉此控制分解性。由於是編織成芯鞘型(Core Sheath)雙重構造的纖維,唯有表面的高分子受到損傷時,內部的光觸媒才會露出到外部,開始發揮分解性。

此外,研究團隊也逆向思考光觸媒的應用方式,意即在纖維表面塗佈僅在接觸到光線時才發揮抗菌作用的光觸媒,在沉入深海之際才開始分解。目的在於透過表面塗佈與內部光觸媒之複合纖維的開發,最終開發出俾使在任何海洋環境下都能分解的聚合物。

研究團隊表示,考量到對生態系的影響,最重要的並非快速地達到無機化,無害化才是最重要的關鍵。因此預期今後開發出的聚合物在排放至環境半年後會因為親水化與分子切斷而達到無毒凝膠化,並花上10年以上逐漸分解。


資料來源: 化學工業日報/材料世界網編譯
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