塑料也可以做肥料？生物塑料做到了

　　散布在地表。每天有超过1万吨塑料垃圾进入海洋。塑料神奇的耐久性成就了它，如今却也因此成为

　　华盛顿大学物理学家Eleftheria Roumeli在《材料研究年度评论》2023年关于可持续聚合物的研究中指出：

　　2019年，名为Korvaa的实验性科研合作项目成功研制出全球首款微生物培育头戴式耳机。该装置包含刚性结构、泡沫缓冲层和织物覆盖层等不同形态的组件，所有材料均采用生物基原料制备。图片来源：AIVAN

　　来调控这些特性。例如被称为增塑剂的化学物质嵌入链间以提升柔韧性，但代价是塑料更易撕裂。

　　通过调配聚合物与添加剂，化学家们最终制成复合材料，用于食品包装膜、饮料瓶、化妆品微珠，甚至作为柔性水凝胶——比如附着于角膜的隐形眼镜形式来矫正视力。通过化学手段，单一聚合物如

　　研究者正在探索如何从生物质生产单体与聚合物，以及如何将完整生物体及组织用作原料。单体等小分子原料单元需更多加工，但更易用于现有生产设施。塑料生产占全球化石燃料消耗的8%——据估算，到2050年该比例可能升至20%。但在石油工业兴起前数十年，化学家已用燕麦壳废料、植物油等材料制造合成塑料。实现更可持续塑料的路径之一是回归此类生物源材料。

　　——大宗塑料生产中最重要的单体。至2010年，Braskem开始销售全生物基聚乙烯塑料（下面简称

　　，故易应用于食品包装、化妆品和玩具等领域。但化学结构相同也带来问题。由于

　　。换言之，此生物塑料，不意味着本质上的可持续性。

　　这些术语缺乏充分监管与明确定义，导致了诸多混淆，莱斯大学贝克研究所能源与可持续发展研究员Rachel Meidl表示。

　　（可生物降解/不可降解）。但即使处于最佳象限的材料 —— 既是生物基的又是可生物降解的 —— 也不一定是万金油。

　　不幸的是，可堆肥性难以实现。大家必然接触过聚乳酸（PLA）制成的可堆肥餐具与外卖饭盒。作为最常见的生物基塑料，

　　。不过，一些科学家认为应放弃高耗能的分解-重组两步法标准工艺。塔夫茨大学生物医学工程师David Kaplan指出，自然界本就提供了有潜力的可堆肥聚合物。由于它们降解时间尺度不同，

　　以纤维素为例——这种植物细胞壁中最常见的生物聚合物。其本质是糖分子链，但这些链会形成纳米纤维，进而聚集成微纤维，最终形成肉眼可见的大纤维（如芹菜中的丝状结构）。材料科学家称此为层级结构。

　　相比之下，合成聚合物通常经漏斗压制挤出为均质团块。其结果是分子之间形成了“强而硬的键”，卡普兰说道。“生物学中很少有这种现象。” 相反，

　　，即在张力下更抗断裂。表面积的增加使氢原子更易动态建立/断开相邻链间键合。

　　既然放弃使用单体，即省去塑料生产中的一整个环节，何不再进一步？一些材料科学家正实践Kaplan提出的自下而上设计：

　　例如，Roumeli开发藻类细胞潜力：其尺寸微小，易操控，且富含蛋白质（生物聚合物）及其他有用物质。她与团队将藻粉经热压机处理。经过多次试验，通过调整热压时间、温度与压力（均影响分子键合方式），最终制得

　　：它可以被磨成粉末并再次压制成型。（测试显示每次回收后强度会下降一些，合成塑料亦如此。）若随意丢弃于土壤，

　　华盛顿大学研究者将蓝藻（螺旋藻）细胞热压成生物塑料，其强度超越多数应用需求，且可家庭堆肥。

　　领域开展类似研究——传统认为蚕丝脆弱不耐热加工，担心氢键受热断裂导致炭化甚至燃烧。然而，2020年Kaplan团队证明

　　。降低成本需利用现有生产设施，避免初创企业承担巨额设备投资。阿姆斯特丹大学化学家Gadi Rothenberg指出，现有工厂主可能会认为

　　罗森伯格指出，用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，即用于制作汽水瓶的塑料）的原料中，

　　制造商倾向选择成熟方案而非创新材料。Rothenberg开发植物基聚合物，他认为可无缝替代家具材料。但当他首次将这种材料带给公司时，“

　　。生物基聚合物需实现经济性平价才有前景，Rothenberg强调。他认为政府需核算传统塑料真实成本（碳足迹+污染治理）后，可持续材料才会被广泛采用。

　　但前沿科学家保持乐观，Roumeli指出“如今最便宜、生产最多、消费最多的塑料”——曾经也是一种新奇事物。Kaplan坚信“所有这些

　　“但我们还没到那一步，”他补充道。问题在于，塑料污染与气候变暖留给人类的时间不多了。