受树叶启发的突破：让生物塑料更强、更智能、真正可堆肥

一种强度可与石油塑料匹敌，却能像树叶一样降解的塑料。来认识名为“LEAFF”的包装突破。

不起眼的树叶可能蕴藏着既不污染环境又能承受压力的生物塑料蓝图。

受大自然启发，圣路易斯华盛顿大学的研究人员开发了一种新型可生物降解塑料，其结构模仿了树叶。

通过在两层生物塑料之间嵌入纤维素纳米纤维，该团队创造出一种材料，解决了生物塑料长期存在的两个问题：强度不足以及需要高温堆肥才能降解。

叶脉之力（Leaf it to cellulose）

当今最常见的生物塑料 —— PLA（聚乳酸）和PHB（聚羟基丁酸酯） —— 通常达不到行业要求。它们不如聚乙烯等石油基塑料耐用，并且通常需要工业堆肥器才能分解。这限制了它们在实际包装中的应用。

华盛顿大学的这种材料名为LEAFF（层状、生态、先进、多功能薄膜，Layered, Ecological, Advanced, and multi-Functional Film），采用了不同的方法。

它不仅强度上能与石化塑料相媲美 —— 甚至超越了它们。“最重要的是，LEAFF底层的纤维素结构使其具有比聚乙烯、聚丙烯等石化塑料更高的拉伸强度，”该文章的第一作者、袁教授实验室的博士生Puneet Dhatt说。

这种类似树叶的多层设计不仅增强了强度。研究人员表示，它还通过提供低水汽和低透气性，延长了食品的保质期。而且因为表面可印刷，制造商无需单独的标签，从而降低了包装成本。

“我们创建了这种多层结构，纤维素在中间，生物塑料在两侧，”麦凯维工程学院能源、环境与化学工程系Lucy and Stanley Lopata讲席教授兼系主任袁书剑（音译）说。袁教授同时也是美国国家科学基金会（NSF）资助的“生物制造碳利用再设计”（CURB）工程研究中心的主任。“通过这种方式，我们创造出一种非常坚固且具有多功能性的材料。”

变废为宝

这项工作更具前景之处在于其融入循环经济的潜力。

袁教授的团队正在研究将农业废弃物（如玉米发酵产物、木质素）甚至二氧化碳转化为生物塑料生产原料的技术。

“美国存在废弃物问题，而循环再利用可以在很大程度上将这些废弃物转化为有用的材料，”袁教授说。“如果我们能扩大生物塑料供应链，将创造就业机会和新市场。”

凭借其庞大的农业基础设施，美国也可能拥有全球优势。“美国在农业方面尤其强大，”袁教授补充道。“与世界上其他地区相比，我们可以以更低的价格提供生物塑料生产所需的原料。”

随着全球要求摆脱石油基塑料的压力日益增大，以及一个价值235亿美元的包装行业正在寻找更环保的选择，LEAFF可能提供一种可规模化、可持续的替代方案。

这项研究已发表在《自然·通讯》杂志上。

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