利用植物材料制造可回收且稳定的塑料 植物塑料完全可回收！

从植物生物量中大量获取的纤维素可以转化为分子，用于制造一类新的可回收聚合物，以可持续地取代一些塑料。生物塑料大有可为！

　　

大量的塑料制品垃圾对环境造成严重的危害，减少一次性塑料制品如吸管和塑料袋的使用又降低了生活的便利性，毕竟塑料制品的独特特性为生活带来巨大的便利。

北海道大学的研究人员在利用植物材料制造可回收且稳定的塑料方面迈出了重要一步。这是减少环境中塑料污染负担的关键要求。他们开发了一种方便和通用的方法，从植物纤维素中提取的化学物质中制造各种聚合物：关键是，这些聚合物可以完全回收。该方法发表在《ACS Macro Letters》杂志上。

纤维素是植物生物量中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键组成部分。它可以很容易地从植物废料中获得，如稻草和锯末，因此，将其用作聚合物制造的原料不应该减少粮食生产的农业用地的可用性。纤维素是一种长链多糖聚合物，这意味着它由多个糖基团组成，特别是葡萄糖，通过化学键连接在一起。

为了制造他们的新聚合物，北海道团队使用了两种商业上可用的小分子，左旋葡萄糖酮(LGO)和二氢左旋葡萄糖酮(Cyrene)，它们是由纤维素制成的。他们开发了新的化学工艺，将左旋葡萄糖酮和二氢左旋葡萄糖酮转化为各种非天然的多糖聚合物。改变聚合物的精确化学结构提供了为一系列可能的应用生成不同材料的能力。

“我们最大的挑战是控制聚合反应，将较小的单体分子连接在一起，并获得足够稳定的多糖材料，用于普通应用，同时仍然能够在特定的化学条件下分解和回收，”通讯作者Feng Li助理教授说。研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜的高透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能是至关重要的。另一位通讯作者Toshifumi Satoh教授补充说:“由于这些材料非常坚硬，可能很难将它们用作柔性塑料材料，比如塑料袋，所以我希望它们更适合用于光学、电子和生物医学应用的高性能材料。”

世界各地的其他研究小组也在探索从植物中制造塑料替代聚合物的潜力，一些这样的“生物塑料”已经商业化，但佐藤的小组为这个快速发展的领域增加了一个重要的新机会。该团队现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化是如此之多，以至于他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联合起来探索这些选择。“我们希望这项工作将开发出各种有用的非天然多糖聚合物，成为生物质合成的可持续闭环的一部分，并进行有效的回收。”

文章摘要

非天然多糖类似物及其生物活性和材料性质引起了广泛的研究兴趣。然而，这些努力经常遇到挑战，特别是那些与合成复杂性和可伸缩性相关的挑战。本文报道了以纤维素为原料的左旋葡萄糖酮 (LGO)和二氢左旋葡萄糖酮 (Cyrene)为原料，化学合成非天然(1→6)-多糖。利用LGO和Cyrene合成多用途单体和阳离子开环聚合，得到了具有不同取代基模式的(1→6)-多糖。此外，还研究了环境友好、易于处理的有机Brønsted酸催化剂。本研究证明了反应性(1S,5R)-6,8-二氧杂环[3,2,1]辛烷(DBO)单体的一级聚合动力学控制良好。合成的(1→6)-多糖具有较高的热稳定性，在室温条件下可形成无定形固体，可加工成高透明的独立薄膜。此外，这些聚合物具有优异的闭环化学可回收性。该研究为探索天然多糖的化学空间提供了重要途径，并有助于从丰富的生物质资源中开发可持续的高分子材料。