将苍蝇转化为可降解塑料

来源：互联网
时间：2023-08-17 00:11:22

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想象一下，在同一类型的昆虫的帮助下，使用昆虫作为化学物质的来源来制造随后可生物降解的塑料。这个概念比您想象的更接近现实。今天，研究人员将描述他们迄今为止的进展，包括昆虫衍生化学物质的分离和纯化以及将其转化为功能性生物塑料。

研究人员将在美国化学会(ACS)秋季会议上展示他们的研究结果。ACS 2023 年秋季会议是一场混合会议，将于 8 月 13 日至 17 日举行，包括虚拟会议和现场会议，包括约 12,000 场泛科学主题的演讲。

“20 年来，我的团队一直在开发方法，将天然产物(例如从甘蔗或树木中提取的葡萄糖)转化为可降解、可消化的聚合物，这些聚合物不会在环境中持续存在，”Karen Wooley 博士说，该项目的首席研究员。“但这些天然产品是从也用于食品、燃料、建筑和运输的资源中收获的。”

因此，伍利开始寻找没有这些竞争性应用程序的替代来源。她的同事杰弗里·汤伯林博士建议她可以利用养殖黑水虻留下的废物，这是他一直在帮助发展的一个不断扩大的产业。

这些苍蝇的幼虫含有许多蛋白质和其他营养化合物，因此越来越多地饲养未成熟的昆虫作为动物饲料和消耗废物。然而，成虫在繁殖期结束后寿命很短，然后被丢弃。在汤柏林的建议下，这些成年尸体成为伍利团队的新起始材料。“我们正在利用一些实际上是垃圾的东西，并从中制造出一些有用的东西，”德克萨斯农工大学伍利实验室从事该项目的研究生卡西迪·蒂贝茨说。

当蒂贝茨检查死苍蝇时，她确定甲壳素是主要成分。这种无毒、可生物降解的糖基聚合物可以增强昆虫和甲壳类动物的外壳或外骨骼。制造商已经从虾和蟹壳中提取甲壳素用于各种用途，蒂贝茨一直在应用类似的技术，使用乙醇冲洗、酸性脱矿质、碱性脱蛋白和漂白剂脱色，从昆虫尸体中提取和纯化甲壳质。她说，她的苍蝇来源的甲壳素粉可能更纯净，因为它没有传统产品的淡黄色和块状质地。她还指出，从苍蝇中获取甲壳素可以避免对某些海鲜过敏的担忧。其他一些研究人员从苍蝇幼虫中分离出几丁质或蛋白质，

当蒂贝茨继续改进她的提取技术时，伍利实验室的另一位研究生郭洪明一直在将纯化的果蝇几丁质转化为一种类似的聚合物，称为壳聚糖。他通过剥离几丁质的乙酰基来实现这一点。这暴露了可以官能化然后交联的化学反应性氨基。这些步骤将壳聚糖转化为有用的生物塑料，例如超吸水性水凝胶，这是一种吸水的 3D 聚合物网络。

郭教授研制出一种水凝胶，可以在一分钟内吸收自身重量47倍的水。伍利说，该产品有可能用于农田土壤，以捕获洪水，然后在随后的干旱期间缓慢释放水分。“在德克萨斯州，我们经常处于洪水或干旱的情况，”她解释道，“所以我一直在努力思考如何制造一种超吸水性水凝胶来解决这个问题。” 她说，由于水凝胶是可生物降解的，因此它应该逐渐释放其分子成分作为农作物的营养物质。

今年夏天，该团队正在启动一个项目，将甲壳素分解成单体葡萄糖胺。这些小糖分子将用于制造生物塑料，例如传统上由石化产品制成的聚碳酸酯或聚氨酯。黑水虻还含有许多其他有用的化合物，该小组计划将其用作起始材料，包括蛋白质、DNA、脂肪酸、脂质和维生素。

由这些化学构件制成的产品在被丢弃时会降解或消化，因此不会加剧当前的塑料污染问题。伍利对该过程的愿景将使其与可持续的循环经济概念保持一致：“最终，我们希望昆虫将废塑料作为食物来源，然后我们将再次收获它们并收集它们的成分来制造新塑料，“ 她说。“因此，昆虫不仅是塑料的来源，而且它们还会吃掉废弃的塑料。”

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