使用魚的殘骸製作更加幹淨環保的聚氨酯樣材料。 （圖片來源：Mikhailey Wheeler）

聚氨酯是一種幾乎隨處可見的塑料，在鞋子、衣服、冰箱還有建築材料中都有應用。但這種被廣泛使用的材料有非常明顯的缺點。傳(chuan) 統的聚氨酯從(cong) 原油中提取，合成過程要使用有毒物質，且降解速度緩慢，是一種不環保的材料。目前，研究人員正在討論開發一種更為(wei) 安全、可生物降解的替代材料，可以通過廢物利用，從(cong) 魚頭、魚骨、魚皮和內(nei) 髒等殘骸中獲取。研究人員在2021年4月5日的美國化學學會(hui) （ACS）春季會(hui) 議上公布了他們(men) 的研究成果。

如果研製成功，基於(yu) 魚油的聚氨酯有助於(yu) 滿足人們(men) 可持續塑料的巨大需求，該項目首席研究員Francesca Kerton博士說。“最重要的是，我們(men) 開始在設計中考慮塑料到使用壽命時應當如何處理，比如是通過化學降解將材料轉換為(wei) 二氧化碳和水，還是不斷的循環利用。”

為(wei) 了設計這種新材料，Kerton的團隊從(cong) 大西洋鮭魚的殘骸中提取魚油，這些殘骸是魚類被加工處理、推向市場後留下的廢棄部位。“我覺得如何實現廢物利用是一件非常有趣的事情，這還可能改變塑料的生產(chan) 方式。”研究生Mikhailey Wheeler在會(hui) 上介紹了這項研究。Kerton和Wheeler都就讀於(yu) 加拿大紐芬蘭(lan) 紀念大學（Memorial University of Newfoundland）。

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傳(chuan) 統的聚氨酯生產(chan) 方法存在許多環境和安全問題。生產(chan) 所需要的原油是一種不可再生資源，還要用到無色且有劇毒的光氣（碳酰氯）。合成產(chan) 生的異氰酸酯對呼吸道有強烈的刺激，最終產(chan) 物在自然環境中也不易分解。有限的生物降解作用也會(hui) 釋放出致癌化合物。與(yu) 此同時，人們(men) 對更環保替代品的需求日益增長。此前，已經有研究人員設計出了新型聚氨酯，即使用基於(yu) 植物衍生物的油來替代石油。然而這樣的油也有缺點：產(chan) 油作物主要是大豆，生產(chan) 大豆就需要土地，但土地是要用於(yu) 生產(chan) 糧食的。

（圖片來源：Wild0ne/Pixabay）

Kerton認為(wei) ，魚的殘骸是一種更有希望的替代品。鮭魚養(yang) 殖業(ye) 是紐芬蘭(lan) 沿海地區的重要產(chan) 業(ye) 之一，而她就讀的大學就位於(yu) 這裏。魚經過加工後，剩下的部分通常會(hui) 被丟(diu) 棄，有時也會(hui) 用來提取油。Kerton和同事們(men) 開發出一種方法，可以將這種魚油轉化為(wei) 類似聚氨酯的聚合物。首先，他們(men) 會(hui) 以一種可控的方法向不飽和油中添加氧氣，形成類似環氧樹脂分子的環氧化合物。這些環氧化合物與(yu) 二氧化碳反應後，研究團隊將生成的分子與(yu) 含氮胺連接起來，合成新的材料。

但是這樣的塑料會(hui) 聞起來有魚腥味嗎？“在我們(men) 開始處理魚油時，會(hui) 有微弱的魚腥味，但在經過一係列的操作之後，這種腥味已經沒有了。”Kerton說。

Kerton和她的研究團隊在2020年8月發表的一篇論文中描述了這種方法，隨後Wheeler對此進行了優(you) 化。最近，她成功地將胺類物質換成了氨基酸，簡化了化學反應。他們(men) 之前使用的胺必須從(cong) 腰果殼中提取，但氨基酸在自然界中廣泛存在。Wheeler 的初步研究結果表明，組氨酸和天冬酰胺可以共同連接聚合物的組分，從(cong) 而取代胺的作用。

在其他實驗中，他們(men) 已經開始研究這種新材料在使用壽命結束後分解的可能性有多大。Wheeler把這種材料的碎片浸泡在水中，以加速它們(men) 的降解，她還添加了脂肪酶，這是一種分解魚油中脂肪的酶。之後，她在顯微鏡下看到所有樣本上都有微生物生長，包括那些浸泡在普通水中的樣本。Wheeler說，這是一個(ge) 令人鼓舞的結果，它表明這種材料或許能很快被生物降解。

Kerton和Wheeler計劃繼續測試在合成過程中使用氨基酸的效果，並研究這種材料適宜微生物生長的程度，微生物能夠加速材料的分解。他們(men) 還打算研究它的物理特性，以了解它在現實世界中的潛在應用，如包裝或服裝纖維。

翻譯：胡琦琳

審校：戚譯引

引進來源：美國化學學會(hui)