聚氨酯是塑料的一種，幾乎無處不在——包括鞋、衣服、冰箱和建筑材料。但這些用途廣泛的材料也有一個(gè)重大的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的聚氨酯從原油中提取，合成時(shí)有毒，而且分解緩慢，對(duì)環(huán)境并不友好。今天，研究人員討論了設(shè)計(jì)一種他們所說的更安全、可生物降解的替代物，這種替代物來自于魚的廢物--魚頭、魚骨、魚皮和魚腸，這些材料很可能會(huì)被丟棄。
研究人員將于今天在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)春季會(huì)議上展示他們的成果。
該項(xiàng)目首席研究員Francesca
Kerton博士表示，如果開發(fā)成功，一種基于魚油的聚氨酯可以幫助滿足對(duì)更可持續(xù)塑料的巨大需求。"重要的是，我們開始設(shè)計(jì)塑料時(shí)要有一個(gè)壽命終結(jié)計(jì)劃，無論是化學(xué)降解，將材料變成二氧化碳和水，或者回收和重新利用。"
為了制造新材料，Kerton的團(tuán)隊(duì)從已經(jīng)分解完畢的大西洋鮭魚的遺體中提取油。"我覺得很有趣，我們?nèi)绾文軓娜藗冸S便扔掉的垃圾中，制造出有用的東西，甚至可以改變塑料的制造方式。"在會(huì)上介紹這項(xiàng)工作的研究生Mikhailey
Wheeler說。Kerton和Wheeler都在加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)就讀。
生產(chǎn)聚氨酯的傳統(tǒng)方法存在一些環(huán)境和安全問題。它需要原油(一種不可再生的資源)和光氣(一種無色和劇毒的氣體)。合成過程中會(huì)產(chǎn)生異氰酸酯，這是一種強(qiáng)烈的呼吸道刺激物，而且最終產(chǎn)品不容易在環(huán)境中分解。有限的生物降解會(huì)釋放出致癌化合物。與此同時(shí)，人們對(duì)更環(huán)保的替代品的需求也在不斷增加。此前，還有人利用植物提取的油類開發(fā)了新的聚氨酯，以取代石油。然而，這些也有一個(gè)缺點(diǎn)。生產(chǎn)石油的作物，通常是大豆，需要土地，而這些土地本來是可以用來種植糧食的。
剩余的魚讓Kerton覺得是一個(gè)很有前途的替代品。鮭魚養(yǎng)殖是紐芬蘭沿海地區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)，而她的大學(xué)就在那里。在魚被加工后，剩下的部分通常被丟棄，但有時(shí)會(huì)從中提取油。Kerton和她的同事們開發(fā)了一種將這種魚油轉(zhuǎn)化為聚氨酯類聚合物的工藝。首先，他們以受控的方式將氧氣加入到不飽和油中，形成環(huán)氧樹脂，類似于環(huán)氧樹脂中的分子。在將這些環(huán)氧化物與二氧化碳反應(yīng)后，他們將生成的分子與含氮胺連接在一起，形成新材料。
但塑料會(huì)不會(huì)有腥味?"當(dāng)我們開始使用魚油的過程時(shí)，會(huì)有一種淡淡的魚腥味，但隨著我們通過步驟，這種氣味就會(huì)消失。"Kerton說。
Kerton和她的團(tuán)隊(duì)在去年8月的一篇論文中描述了這種方法。從那時(shí)起，Wheeler一直在調(diào)整它。她最近將胺換成了氨基酸，這簡(jiǎn)化了相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，取得了一些成功。而之前他們使用的胺必須從腰果殼中提取，而氨基酸已經(jīng)存在于自然界中。Wheeler的初步結(jié)果表明，組氨酸和天冬酰胺可以通過連接聚合物的成分來填補(bǔ)胺的位置。
在其他實(shí)驗(yàn)中，他們已經(jīng)開始研究一旦新材料的使用壽命結(jié)束，它可能可以非常容易分解。Wheeler把它的碎片浸泡在水中，為了加速一些碎片的降解，她加入了脂肪酶，一種能夠分解像魚油中的脂肪的酶。在顯微鏡下，她后來看到所有的樣品上都有微生物生長(zhǎng)，甚至那些一直在清水中的樣品也有微生物生長(zhǎng)，這是一個(gè)令人鼓舞的跡象，新材料可能很容易生物降解，惠勒說。
Kerton和Wheeler計(jì)劃繼續(xù)測(cè)試在合成中使用一種氨基酸的效果，并研究這種材料對(duì)微生物生長(zhǎng)的適應(yīng)性如何，從而加速其分解。他們還打算研究它的物理特性，看看它在實(shí)際應(yīng)用中的額潛力如何，例如在包裝或服裝纖維中
