我国载人潜水器“蛟龙号”去年从大洋深处带回了海洋生物，令人意想不到的是，在4500米水深下生活的海洋生物体内，竟检出了微塑料。海洋也已经遍布了人类活动的污染，据保守估计，人类每年向海洋投放的塑料垃圾为480万吨到1270万吨，占海洋固体污染物总量的60%至80%，令人触目惊心。如何降低塑料污染对海洋环境的损害，成为亟待解决的问题。
近日，在深圳举行的第一届“率先杯”未来技术创新大赛决赛上，中科院理化所工程塑料国家工程研究中心的团队展示了一种海水中可降解材料，可以有效解决海洋塑料污染问题。据说这一发明可以使塑料悄无声息地消失，究竟是怎么回事呢？
技术创新：海洋污染有救了
中国科学院理化技术研究所高级工程师王格侠指出，尽管海洋中塑料污染问题已经非常严峻，但目前人们对于这些塑料污染仍然没有有效的应对措施。海洋特殊水域环境使得人们不能像在陆地上一样对这样大量分散的垃圾进行集中收集和处理。最根本有效的办法就是让材料废弃进入海水后能自行降解消失。
为解决日益严峻的海洋塑料污染问题，保护海洋生态环境，中科院理化所工程塑料国家工程研究中心研发出一种可在海水中降解的聚酯复合材料，不仅让塑料产品用起来得心应手，使用之后还能“自动消失”。该材料有望在诸多领域替代现有难以降解的通用塑料。
可生物降解聚酯复合材料，具有分子结构设计灵活性、性能可调节性、良好的可生物降解性等优点。王格侠介绍，其团队研制出的这种结合了水溶性与降解性的材料具有一定的环境耐受性，废弃后能在数天到数百天内在海水中降解消失，最终分解为不会对环境造成污染的小分子。
据介绍，中国科学院理化技术研究所降解塑料和工程塑料研究组是中国率先开展生物可降解塑料研究的单位。中科院理化所工程塑料国家工程研究中心主任、研究员季君晖说：生物降解塑料大都是含酯键的高分子材料，分子链相对脆弱，因而可以被自然界许多微生物分解、消化，最终形成二氧化碳和水。
在近期深圳举行的第一届“率先杯”未来技术创新大赛上，这一技术位列30个优胜项目之一。中国已将生态环境保护提高到前所未有的层面，在解决本国生态问题的同时也为解决全球环境污染问题贡献了中国智慧。
历经波折：刻苦钻研终克技术难题
专家介绍，目前几乎所有类型的塑料都已经在海洋中找到。这些塑料微粒或者漂浮在海水中，或者沉入海底，最终形成小于5毫米的微塑料，几十年甚至几百年不会分解，对整个海洋环境造成了严重的污染。
在认识到海洋塑料污染的严重性后，科研人员希望研发出在海水中可降解的材料。然而他们发现，在陆地上能够快速降解的生物降解材料在海水中却难以降解，甚至长时间都不降解，不能用来解决海洋中的塑料污染问题。在土壤和堆肥中有良好生物降解性能的材料，在海水中的降解速率却不尽如人意。
王格侠说：“我们本以为这是一件比较容易的事情，把生物降解材料稍微作一下改性，就可以适应海洋环境了，但现实却泼了一盆冷水。”
这究竟是怎么回事呢？经过仔细研究，王格侠找到了答案。“聚酯材料堆肥过程是微生物作用下的酶促水解反应；而海水温度低、特异性微生物种类少、数量少，很难具备生物降解的条件，因而大多数聚酯材料在海水中降解周期非常缓慢，甚至难以降解。”
王格侠介绍道，海水中不同区域不同时期差异巨大，想要材料在可控的周期内能够完全降解，单纯依靠生物降解过程是走不通的。我们面临的难题是：既要解决现有材料海水中难降解、不降解的问题，还要根据不同应用需求，使材料满足一定的使用性能和环境适应性。
经过多次反复实验，王格侠和团队成员成功走出了这个困境。他们从分子设计和两相合成出发，通过聚合物合成改性和共混改性两种方式，向生物降解聚酯体系中引入非酶水解的基团，实现了材料在海水中整体可控降解。科研人员通过对材料的设计、合成、改性和加工使得其降解性能可根据不同的应用需求进行调控，该海水可降解材料可以在数分钟到几百天内不同周期实现崩解或降解。
据了解，该材料的未来研究方向是降解模式的智能化。
前景广阔：可降解材料应用潜力大
王格侠表示，未来海水可降解材料可以替代现有的一次性塑料制品，尤其在远航期间，可以有效解决塑料垃圾的处理问题，减少垃圾对海洋的污染。除此之外，特殊功能化的程序降解材料还能在信息安全、能源供给、水产养殖等领域大显神通。
季君晖说：“从汽车改性塑料，到家电的抗菌材料研发，我们积累了众多产业转化的经验。我们现在不仅有技术，还有生产线，未来海水可降解材料的产业化路径前景良好。虽然短期内生产成本会比普通塑料高，但是当原料、工艺、生产规模达到一定水平后，成本一定会降下来。”
季君晖同时表示，“限塑令”并不能从源头上解决白色污染问题，而可降解塑料是从材料的源头去解决根本性问题。“塑料污染防治是全社会受益的问题，不能只让消费者买单。我们希望政府和社会进行责任担当。”季君晖说。
目前，该团队的生物降解塑料生产及应用技术已经向4家中国企业完成了技术授权，其中3家已经顺利投产，总产能达到每年7.5万吨，占全球总量的一半。
采编/王一心
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