基于海藻的新发明试图取代食品包装中的传统化石基塑料涂层

海藻不仅为海洋动物提供食物和住所，还可以帮助解决塑料污染问题。澳大利亚弗林德斯大学的材料研究人员和德国生物材料开发商“one • fıve”开发了一种新的无污染海藻基涂层材料，“旨在取代防油脂快餐包装中使用的传统化石基塑料涂层。”

根据弗林德斯大学的媒体报道，这项创新旨在通过显著减少对高污染传统塑料的依赖来改变全球包装和塑料行业。

我们从快餐店订购的汉堡包、炸薯条和炸土豆条的包装通常是用一层薄薄的塑料层压制而成，以使其具有抗油脂性。然而，这在回收方面造成了问题，因为该层通常由合成聚合物制成，而该合成聚合物来自石油，例如聚乙烯或聚丙烯。它不会生物降解，而是会分解成更小的碎片，称为微塑料。

one • fıve和弗林德斯大学的研究人员开发出一种替代方案，即不以合成聚合物为原料的海藻基涂层。这符合最近提出的欧盟包装和包装废物规则的修订目标。拟议规则的主要目标是防止包装废物的产生，促进高质量的“闭环”回收，减少对初级自然资源的需求，并为二级原材料创造一个运转良好的市场，这将增加回收塑料的使用。

可生物降解和可堆肥塑料必须满足许多条件才能对环境产生积极影响。首先，用于生产生物塑料的生物质必须来自可持续的来源。第二，可生物降解塑料必须加以谨慎对待，不应该被用作乱扔垃圾的借口。最后，工业可堆肥塑料将只允许用于某些产品，并且只应在它们具有环境效益、不会对堆肥质量产生负面影响并且有适当的生物废物收集和处理系统时使用。

图源：Keith Anthony Fabro for Mongabay

据弗林德斯纳米科学技术研究所的首席研究员Zhongfan Jia说，他们开发的海藻基涂层材料使用天然聚合物，而不是化石燃料基产品。与合成聚合物相反，天然聚合物存在于自然界，从植物或动物中提取而来。这种新的涂层材料来自海藻酸钠——海藻酸钠是从褐藻中提取的，通常用作增稠剂、胶凝剂、乳化剂、稳定剂和质地改良剂。

Jia解释说，海藻提取物的结构与造纸用的天然纤维相似。通过简单的化学改性以增强耐油脂和耐油性能，可在一定时间内保存快餐食品。

虽然新涂层配方的生物质是从原产于南澳大利亚海岸线的海藻中提取的天然聚合物制成的，但Jia表示，其他国家也有可能采用这项技术。“如果我们能在这里提取，我们就不需要从其他地方进口海藻。但这并不意味着其他地方的海藻不能被利用。”

在不同的国家，海藻有多种用途。在日本、韩国和中国，海藻被用作人类消费的食物。在印度尼西亚，它被用于制作食用杯和食品包装纸等物品，以解决塑料废物问题。此外，还可以通过提取海藻酸盐、琼脂和角叉菜胶用于工业目的，作为增稠剂和胶凝剂使用。

菲律宾的海藻和生物塑料

菲律宾是世界领先的水生植物生产国之一。自20世纪70年代以来，商业性海藻养殖已经成为菲律宾最重要的沿海产业之一，养活了20多万个家庭。更具体地说，角叉菜胶很有价值，它是一种类似明胶的添加剂，在许多食品和化妆品中用作增稠剂和稳定剂，如淡奶油、巧克力牛奶和冰淇淋等。

2019年，一位名叫Denxybel Montinola的菲律宾人利用芒果和海藻开发了一种生物塑料薄膜，成为头条新闻，这两种材料都是该国丰富的原材料。他在2019年的DOST-BPI科学奖竞赛中展示了他的发明，并成为30名因科学研究和创新而获奖的优秀大学生之一。

“海藻实际上生长得非常快，所以我们可以安全、可持续地使用它。如今，我们真的对可持续发展非常挑剔，所以我们真的想使用一种不会损害环境的原材料，那就是海藻，”Montinola说道。

海藻是“初级生产者”，这意味着它们从阳光中获得能量，从非生物来源获得必要的物质。它们生长迅速，比陆地植物快30-60倍。而芒果是菲律宾的国果，是该国第三大水果作物。2015年，该国鲜芒果和芒果干出口排名第七。

图源：Denxybel Montinola

正如Montinola解释的那样，他开发的生物塑料是通过加工原材料提取其聚合物——海藻中的卡拉胶和芒果皮中的果胶——制成的。这些聚合物在没有使用增塑剂的情况下结合在一起，增塑剂是一种人造成分，使这种材料像石油基材料一样具有弹性。因此，它是可以生物降解的。

“在我的发明中，如果你将生物塑料浸入水中，它会完全溶解成其原材料，即海藻和芒果皮的聚合物。所以它不会像传统的石油基塑料那样真正变成微塑料。”

根据Montinola的说法，他的发明利用了环境废弃物。如果芒果-海藻生物塑料生产成为一个产业，利用它而不是让它腐烂，便可以进一步为农民创造额外的收入。

海藻基生物塑料的商业化弗林德斯大学与one • fıve开发的快餐包装生物涂层材料旨在用于商业用途。然而，据Jia的介绍，他们仍在努力实现实验室规模的加工，以生产工业规模的天然聚合物涂层。“我们正在努力做的是有希望配制出能适应当前工业生产线的产品……这可以使商业化更快、更便宜，不需要建立一个新的工厂。”

另外，“应该采取额外的安全措施来满足不同国家的当地要求——他们对食品有不同的规定，也是这种产品最终上市所需的额外时间，”Jia说道。

同样，在Montinola的生物塑料薄膜开发中，目标是使其商业化。然而，与传统的石油基塑料相比，在生产生物基塑料的过程中存在一些障碍，例如资金的缺乏和技术问题。

除了提供传统塑料的可持续替代品，这些生物基塑料涂层和薄膜的生产也有助于创造生计。“我认为我们将为从事海藻养殖的农民带来商机，” Montinola说。“此外，我认为，我们可以创建另一个生产生物塑料的行业或部门。”

在商业上可获得的生物塑料涂层和薄膜中使用海藻可以促使该行业提取更多的聚合物，从而导致对海藻的需求增加。

菲律宾巴拉望岛的海藻养殖不仅帮助提升了家庭的社会经济状况，还建立了一种社区意识。它增强了从事海藻养殖的妇女的权能，使她们能够帮助将食物摆上自家餐桌，并支付子女上学的费用。海藻养殖户在保护海洋生物方面也发挥着重要作用。

因此，Montinola呼吁政府让创新者更容易获得资金。“对于年轻人来说，我们正处于社交媒体时代……有些问题真的很重要，需要解决，我认为我们有时应该关注这个问题，放大年轻创新者和年轻活动家的声音，真正改变世界。”

参考文献：

1. Philippines Department of Agriculture. (2018). Philippine Mango Industry Roadmap 2017-2022. Retrieved from https://www.da.gov.ph/wp-content/uploads/2019/06/Philippine-Mango-Industry-Roadmap-2017-2022.pdf

2. https://news.mongabay.com/2023/01/innovators-develop-seaweed-based-alternatives-to-plastic-food-wrappers/

编译：Victoria

审核：Maggie

编辑：Tommy