伍德霍尔海洋研究所(WHOI)的科学家多年来一直致力于研究哪些类型的塑料在海洋中的寿命最短和最长，以及哪些类型的塑料制品(如吸管和食品包装纸)最常造成塑料污染。

随着越来越多可生物降解材料的开发，如二醋酸纤维素(CDA)——一种从木浆中提取的类似塑料的聚合物——研究人员正在竞相确保它们能够在不对海洋环境造成危害的情况下取代传统塑料。

现在，经过多年的测试，新版CDA被发现是在海水中测试的降解速度最快的生物塑料材料——而且它有望成为其他泡沫塑料材料(如聚苯乙烯泡沫塑料)的替代品，因为聚苯乙烯泡沫塑料可以在环境中存留很多年。

在发表于ACS可持续化学与工程的一篇论文中，WHOI的科学家BryanJames、CollinWard、ChrisReddy、YanchenSun和KaliPate发现，在CDA材料中添加小孔(称为发泡)使其降解速度比固体CDA快15倍，甚至比纸还快。

“这项研究最让我兴奋的是它的转化性质。这项研究是多年研究的成果，重点是了解海洋中CDA生物降解的基本控制因素，”该研究的资深作者沃德说。他和伍兹霍尔海洋研究所的团队与生物塑料制造公司Eastman的科学家合作，后者作为合著者做出了贡献，并为研究提供了材料。

“我们将基础知识转化为新材料的设计，这种材料既能满足消费者的需求，又能在海洋中降解得比我们所知的任何其他塑料材料都快，甚至比纸张还快。这是一个伟大的成功故事，因为这个领域往往关注塑料污染的负面影响，而不是努力解决问题，”沃德补充道。

这项研究在伍兹霍尔海洋研究所专门设计的实验室中，监测了马萨葡萄园岛海水连续流动的水槽中的泡沫CDA和固体CDA。研究人员还控制了温度、光照和其他环境变量，以模拟自然海洋环境。

“使用连续流动的海水箱使我们能够将微生物活跃的海洋动态带入实验室。海洋在不断变化，重要的是我们通过补充微生物和营养物质来复制这种环境，从而进行更加环境逼真的实验，”主要作者詹姆斯解释说。36周后，该团队发现CDA泡沫损失了其原始质量的65-70%。

在之前使用动态海水箱的研究中，研究人员测试了由标准塑料、纸、固体CDA和泡沫CDA制成的吸管，发现固体CDA和纸质吸管的质量减少最快。

随后，科学家比较了两种由CDA制成的吸管，一种由固体CDA制成，一种由泡沫CDA制成，发现泡沫吸管的降解速度比固体吸管快190%，因此预计的环境寿命比纸质吸管更短。

“作为一名材料科学家和工程师，能够证明泡沫具有材料效率，这令人兴奋不已，这意味着泡沫可以使用尽可能少的材料实现功能，从而降低成本并减少许多环境影响，”詹姆斯说。“此外，当它们由可生物降解的塑料制成时，它们可能是最不持久的材料形式之一。”

这项研究的作者表示，替代泡沫塑料和一次性塑料(例如经常泄漏到海洋中并且不可生物降解的外卖容器)是这种材料最紧迫的用途之一。

泡沫CDA产品已经进入市场，伊士曼推出了一种由泡沫CDA制成的可堆肥轻质托盘，旨在取代现有工业食品包装中使用的塑料托盘。

伊士曼企业创新副总裁JeffCarbeck表示：“产学研合作对于加速解决最紧迫的全球挑战至关重要，学术界可以提供独特的见解，而行业合作伙伴可以利用这些见解大规模开发解决方案。”

“这就是我们与伍兹霍尔海洋研究所的合作方式;他们极大地拓宽了我们对商业和开发材料如何降解的理解。”

卡贝克强调，这项研究证明了CDA泡沫在帮助解决一次性塑料包装难题方面的潜力。

“泡沫的特性使其非常适合用于许多包装和绝缘应用，这项研究表明，如果由可生物降解材料制成的泡沫意外进入海洋环境，它们将迅速降解。在消费品中使用可生物降解材料是保护环境、减少塑料污染和促进子孙后代可持续发展的关键一步，”他说。

“与行业合作伙伴合作的优势之一是我们可以确保新技术具有可扩展性。设计新材料的标准之一是它必须是泡沫聚苯乙烯产品的直接替代品，这意味着将原始CDA转化为可生物降解泡沫的公司不必投资新设备，”沃德解释说。

“开发非由化石燃料制成的新型塑料，这些塑料可堆肥，并且不会在环境中造成污染，这对消费者和环境都是一种福利。”