日本研究人员成功开发出全球首款透明包装纸,其厚度足以用作饮料容器,同时具备生物降解特性,不会对海洋环境造成污染。科学家团队表示,这种新型材料制成的纸盒高度透明,消费者可以清楚看到里面的果汁或其他饮料。
这种透明纸源自于植物,可被微生物分解,未来可望取代传统塑胶容器。它不仅柔韧易弯,即使在潮湿环境下也依然坚固耐用,并且可以加工成各种形状,包括杯子和吸管。这项突破性成果由包括日本海洋研究开发机构(JAMSTEC,总部位于神奈川县横须贺市)在内的多个研究机构的科学家团队共同完成。
研发初衷:直面深海塑胶污染 日本海洋科学技术振兴院副首席研究员、该研究团队负责人矶部典之对这项研究寄予厚望,他表示:「我期待这种材料能成为对抗海洋污染的『王牌』。」
该项目始于矶部典之。他曾参与纤维素(木材和纸张的主要成分)研究,并于2017年加入日本海洋科学技术振兴院。凭藉该机构庞大的科研潜水器图像资料库,他亲眼目睹了深海水域被大量一次性塑胶污染的严峻现实。
当看到塑胶袋和各种污染物散落在1000多公尺深的海底时,矶部很快就产生了用一种即使在海洋中也能被微生物分解的材料制成的容器来替代塑胶容器的想法。
技术突破:从不透明到「超透明」 对矶部来说,纸张似乎是最有前景的材料之一。然而,传统纸张有一个明显的弱点:由于其由木浆制成,粗纤维之间的缝隙会散射光线,导致成品纸不透明。
对于高度重视透明度的食品产业而言,这个问题尤其突出。一般认为,能让消费者事先看到内容物的包装更能激发购买欲望。据报道,法国一家食品制造商曾推出纸盒包装的果汁饮料,但后来至少有一次又恢复使用塑胶容器。
虽然有一种名为玻璃纸的材料,源自类似纤维素的纸,以其透明外观而闻名,但目前的生产方法只能制造出0.03毫米厚的玻璃纸。长期以来,业内普遍认为,技术上不可能生产出0.3毫米到0.7毫米之间(足以用于纸盒和其他商业包装)的玻璃纸。
考虑到这一点,矶部典之想到了使用溴化锂水溶液的方法。当时,他的一位同事正在研究这种液体,这种化学物质溶解丝绸和纤维素的能力开始引起人们的注意。矶部构思了一个方案:透过调节溴化锂水溶液的温度来溶解和固化纤维素,从而可以自由地调整纸张的厚度和形状。
第二年,也就是2018年,他开始着手开发原型。矶部将纤维素固化、清洗并干燥,最终成功地制作出了超透明且厚度适中的纸张。据报道,在此过程中,纤维被精细分解成分子,形成了一种致密的结构,没有孔隙,从而使光线能够穿透而不会发生散射。
深海实证:材料可自然降解 本次研究计画的另一个独特之处在于,团队充分利用了日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)的设施和专业知识,验证了这种材料是否「可以在深海中真正分解」。
借助载人科研潜水器「深海6500」和其他设备,研究人员将装有这种新材料的杯子放置在海底。这些地点包括神奈川县相模湾沿岸三崎地区757公尺深的区域,以及日本最东端的太平洋南鸟岛附近5552公尺深的海域。
为期六个月的拍摄结果显示,这些容器逐渐分解。其中,放置在三崎地区的一个杯子在四个月内就完全消失了。
商业化挑战与未来展望 尽管人们对这种特种纸未来的商业应用寄予厚望,但高昂的成本依然是一大障碍。这种纸质材料很难迅速达到像用石油大规模生产的廉价塑胶那样的经济性,因为目前这种独特的材料只能在专门的实验室中制造。
面对这项挑战,矶部和他的同事们正在积极寻求大型制造商对他们研究的兴趣。科学家计划提出一种更便宜的生产技术,类似于制造纸盒和其他常见纸板的技术。他们还计划设计一条专门的生产线来控制能源消耗。
矶部表示:「我设想一个社会,我们日常生活所需的一切都完全来自生物体产生的物质。同时,日常用品应该被小心地反复使用。」 |