纖維素廣泛來自植物物質，可轉化為分子，用於製造新型可回收聚合物，為某些塑膠提供可持續的替代品。北海道大學的研究人員在利用植物材料製造可回收且穩定的塑膠方面邁出了重要一步。這是減輕環境中塑膠污染負擔的關鍵要求。

科學家設計了一種利用纖維素生產可回收且穩定的聚合物的方法，為傳統塑膠提供了一種可持續的替代品。這項研究成果為生產環保材料提供了新的可能性。上圖為本研究開發的新型可回收聚合物製成的透明薄膜。資料來源：Feng Li

他們開發了一種方便、多用途的方法，利用從植物纖維素中提取的化學物質製造各種聚合物；最重要的是，這些聚合物可以完全回收。此方法發表在《ACS Macro Letters》雜誌上。

纖維素是植物生物質中最豐富的成分之一，也是所有植物細胞周圍堅韌細胞壁的關鍵部分。纖維素很容易從稻草和鋸末等植物廢料中獲取，因此，將纖維素用作聚合物生產的原料不會減少用於糧食生產的農業用地。纖維素是一種長鏈多醣聚合物，即由多個糖基（特別是葡萄糖）以化學鍵連接而成。

為了製造新型聚合物，北海道研究小組使用了兩種市售的小分子，即由纖維素製成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氫左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他們開發了新穎的化學工藝，將LGO 和Cyrene 轉化為各種非天然多醣聚合物。透過改變聚合物的精確化學結構，可以產生不同的材料，用於各種可能的應用。

“我們面臨的最大挑戰是控制將較小單體分子連接在一起的聚合反應，以及獲得對普通應用足夠穩定的多醣材料，同時還能在特定化學條件下被分解和回收。”

左起研究小組的佐藤俊文、水上雄太、李鋒和磯野拓也。圖片來源：李鋒

李補充說，研究過程中最大的驚喜是他們製作的聚合物薄膜具有很高的透明度，這對於這些聚合物似乎最適合的專業應用來說可能至關重要。另一位通訊作者Toshifumi Satoh 教授補充說：由於這些材料相當堅硬，可能難以用作塑膠袋等柔性塑膠材料，因此我認為它們更適合用作光學、電子和生物醫學應用領域的高性能材料。

世界各地的其他研究小組也在探索用植物製造塑膠替代聚合物的潛力，其中一些”生物塑膠”已經可以在市場上買到，但佐藤的研究小組為這一快速發展的領域增添了一個重要的新機會。

研究小組現在計劃探索更多的可能性，但可行的結構變化非常多，因此他們希望與計算化學、人工智慧和自動合成方面的專家聯手探索這些選擇。

“我們希望這項工作能開發出多種有用的非天然多醣聚合物，使其成為從生物質到高效回收的可持續合成閉環的一部分。”

編譯自: ScitechDaily