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日本研發世界首款可生物降解透明包裝紙
發佈日期:19/06/2025
消息來源:全球印刷與包裝工業
日本研究人員成功開發出全球首款透明包裝紙,其厚度足以用作飲料容器,同時具備生物降解特性,不會對海洋環境造成污染。科學家團隊表示,這種新型材料製成的紙盒高度透明,消費者可以清楚看到裡面的果汁或其他飲料。

這種透明紙源自於植物,可被微生物分解,未來可望取代傳統塑膠容器。它不僅柔韌易彎,即使在潮濕環境下也依然堅固耐用,並且可以加工成各種形狀,包括杯子和吸管。這項突破性成果由包括日本海洋研究開發機構(JAMSTEC,總部位於神奈川縣橫須賀市)在內的多個研究機構的科學家團隊共同完成。
 

研發初衷:直面深海塑膠污染
日本海洋科學技術振興院副首席研究員、該研究團隊負責人磯部典之對這項研究寄予厚望,他表示:「我期待這種材料能成為對抗海洋污染的『王牌』。」

該項目始於磯部典之。他曾參與纖維素(木材和紙張的主要成分)研究,並於2017年加入日本海洋科學技術振興院。憑藉該機構龐大的科研潛水器圖像資料庫,他親眼目睹了深海水域被大量一次性塑膠污染的嚴峻現實。

當看到塑膠袋和各種污染物散落在1000多公尺深的海底時,磯部很快就產生了用一種即使在海洋中也能被微生物分解的材料製成的容器來替代塑膠容器的想法。

技術突破:從不透明到「超透明」
對磯部來說,紙張似乎是最有前景的材料之一。然而,傳統紙張有一個明顯的弱點:由於其由木漿製成,粗纖維之間的縫隙會散射光線,導致成品紙不透明。

對於高度重視透明度的食品產業而言,這個問題尤其突出。一般認為,能讓消費者事先看到內容物的包裝更能激發購買慾望。據報道,法國一家食品製造商曾推出紙盒包裝的果汁飲料,但後來至少有一次又恢復使用塑膠容器。

雖然有一種名為玻璃紙的材料,源自類似纖維素的紙,以其透明外觀而聞名,但目前的生產方法只能製造出0.03毫米厚的玻璃紙。長期以來,業內普遍認為,技術上不可能生產出0.3毫米到0.7毫米之間(足以用於紙盒和其他商業包裝)的玻璃紙。

考慮到這一點,磯部典之想到了使用溴化鋰水溶液的方法。當時,他的一位同事正在研究這種液體,這種化學物質溶解絲綢和纖維素的能力開始引起人們的注意。磯部構思了一個方案:透過調節溴化鋰水溶液的溫度來溶解和固化纖維素,從而可以自由地調整紙張的厚度和形狀。

第二年,也就是2018年,他開始著手開發原型。磯部將纖維素固化、清洗並乾燥,最終成功地製作出了超透明且厚度適中的紙張。據報道,在此過程中,纖維被精細分解成分子,形成了一種緻密的結構,沒有孔隙,從而使光線能夠穿透而不會發生散射。

深海實證:材料可自然降解
本次研究計畫的另一個獨特之處在於,團隊充分利用了日本海洋研究開發機構(JAMSTEC)的設施和專業知識,驗證了這種材料是否「可以在深海中真正分解」。

借助載人科研潛水器「深海6500」和其他設備,研究人員將裝有這種新材料的杯子放置在海底。這些地點包括神奈川縣相模灣沿岸三崎地區757公尺深的區域,以及日本最東端的太平洋南鳥島附近5552公尺深的海域。

為期六個月的拍攝結果顯示,這些容器逐漸分解。其中,放置在三崎地區的一個杯子在四個月內就完全消失了。

商業化挑戰與未來展望
儘管人們對這種特種紙未來的商業應用寄予厚望,但高昂的成本依然是一大障礙。這種紙質材料很難迅速達到像用石油大規模生產的廉價塑膠那樣的經濟性,因為目前這種獨特的材料只能在專門的實驗室中製造。

面對這項挑戰,磯部和他的同事們正在積極尋求大型製造商對他們研究的興趣。科學家計劃提出一種更便宜的生產技術,類似於製造紙盒和其他常見紙板的技術。他們還計劃設計一條專門的生產線來控制能源消耗。

磯部表示:「我設想一個社會,我們日常生活所需的一切都完全來自生物體產生的物質。同時,日常用品應該被小心地反複使用。」
 
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