新技术为塑料设定使用寿命

全球每年丢弃数亿吨塑料。图片来源：Cavan Images/Alamy

受DNA等天然聚合物启发，化学家设计出一种在几天、几个月或几年内就能降解的塑料，而不会在环境中存留数百年。他们希望这项技术能催生出完成“使命”后安全自毁的塑料制品。相关论文11月28日发表于《自然-化学》。

2022年，全球被丢弃的塑料超过2.5亿吨，其中仅14%得到回收利用，其余则被焚烧或填埋。关于一种实用且可降解塑料的构想已至少存在了35年，人们曾尝试用竹子、海藻等各种材料制造这种塑料。但现实是，此类材料很难通过堆肥降解，它们的生产商所做的承诺往往也不切实际。

如今，美国罗格斯大学的顾玉伟（音）和同事研发了一种可调控寿命的塑料，它们能在堆肥或自然环境中迅速分解。

顾玉伟想知道，为什么DNA、RNA这样的天然长链聚合物能相对快速地降解，而塑料等合成聚合物却不行，以及是否有一种方法能复制前者的降解过程。

天然聚合物中含有一种名为“邻基”的化学结构，能促进降解。这种结构可引发被称为“亲核攻击”的内部反应，从而切断聚合物链上的化学键。这对普通塑料而言需要大量的能量。

研究团队创造出模仿天然邻基的人工化学结构，并添加到新塑料的制造过程中。他们发现，由此制得的塑料很容易分解，且通过调整添加物的结构，可以精确调控塑料在分解前保持完整的时间。

塑料分解后，长聚合物链会转化成小碎片，顾玉伟希望这些碎片要么用来制造新塑料，要么安全地分解在环境中。

“这项策略最适用于需要在数天至数月内受控降解的塑料，因此我们看好其在食品包装等短期消费品领域的应用潜力。”顾玉伟说，“目前该技术尚不适合那些需要在分解前保持数十年稳定的塑料，例如建筑材料或长期使用的结构部件。”

但在这类塑料实现商业化之前，仍有若干问题需要解决。首先，塑料分解后产生的液体由聚合物链碎片组成，需通过进一步测试确保其无毒，从而安全释放到大自然中。其次，目前该材料的分解过程需要紫外线触发，因此在研发出可在黑暗中分解的材料之前，任何被掩埋或覆盖的塑料都将在环境中长期存留。