（通訊員：游峰）塑料污染治理是當(dāng)前全球面臨的重大環(huán)境挑戰(zhàn)之一。面對(duì)這一難題，我國已構(gòu)建起全方位的政策支撐體系。工業(yè)和信息化部等七部門最新印發(fā)的《石化化工行業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2025-2026年）》明確提出，要支持高性能膜材料等領(lǐng)域的關(guān)鍵產(chǎn)品攻關(guān)，積極推動(dòng)生物基材料在包裝、紡織等場景的應(yīng)用拓展。
近些年，鄭華明教授課題組一直堅(jiān)持“基礎(chǔ)研究面向國際前沿，應(yīng)用研究立足國家需求”的宗旨，通過生物技術(shù)、材料科學(xué)、環(huán)境工程、食品科學(xué)與分析化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的深度交叉與融合，在生物降解材料和單一材質(zhì)可循環(huán)利用方面取得了一系列的創(chuàng)新性成果。
系列研究成果介紹
成果一：發(fā)酵弱化BF/PBAT薄膜——利用黃粉蟲實(shí)現(xiàn)塑料高效生物降解與土壤改良
PLA、PBAT、PBS、PHA等塑料憑借其可再生性和生物降解性，在市場端已經(jīng)得到一定的推廣應(yīng)用。目前，國際上處理廢舊可生物降解塑料一般通過堆肥降解的方式來完成。然而，堆肥降解仍存在一些局限性：為了優(yōu)化降解效率，通常需要進(jìn)行一系列復(fù)雜的預(yù)處理步驟，并且需要嚴(yán)格控制參與降解過程的微生物種類和數(shù)量及環(huán)境條件（包括溫度、濕度、pH值和光照強(qiáng)度），否則降解效率大大降低；此外，堆肥降解需要建立專用的堆肥處理裝置。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種發(fā)酵預(yù)處理輔助昆蟲新陳代謝促進(jìn)薄膜高效生物降解的方法，該方法能夠加速PBAT（聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二醇酯）塑料薄膜的降解，并且降解后的產(chǎn)物對(duì)自然環(huán)境不產(chǎn)生任何危害。
封面摘要
黃粉蟲對(duì)不同處理方式薄膜的消耗量
黃粉蟲代謝物在土壤掩埋過程中降解變化
在延長的幼蟲期內(nèi)，每100只黃粉蟲對(duì)薄膜的消耗量接近300克，展現(xiàn)了巨大的生物處理潛力；經(jīng)黃粉蟲取食和腸道生物侵蝕后，PBAT組分的分子量降低了約10倍，實(shí)現(xiàn)了材料的大分子鏈斷裂；黃粉蟲吞食薄膜后的代謝產(chǎn)物被排入土壤，僅在4周內(nèi)便促進(jìn)了土壤的均質(zhì)化，實(shí)現(xiàn)了“降解”與“改良”的雙重目標(biāo)。
本研究開創(chuàng)了利用環(huán)境中昆蟲加速可降解塑料廢棄物的新途徑，是合成生物學(xué)、昆蟲生態(tài)學(xué)與材料環(huán)境工程跨學(xué)科融合的典型范例。它為非糧生物質(zhì)的高值化利用和有機(jī)廢棄物（如秸稈）的協(xié)同處理提供了全新思路。
成果二：超聲冷凍預(yù)處理竹纖維——打造長效抗菌且自降解的功能薄膜
超聲冷凍預(yù)處理后竹纖維的比表面積達(dá)到20.37 m?/g，孔隙體積達(dá)0.1619 cm3/g，使其對(duì)肉桂精油的負(fù)載量提升至2.6%。調(diào)節(jié)竹纖維粉體表面特性，均勻分散與PBAT基體樹脂中，通過熔融擠出，所得到薄膜不僅力學(xué)性能優(yōu)異（拉伸強(qiáng)度31.003 MPa，伸長率376.599%），在接觸與非接觸兩種模式下對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗菌活性。將其用于食品包裝，展現(xiàn)出顯著的保鮮效果，成功延長了食品保質(zhì)期。同時(shí)，竹纖維的加入也加速了薄膜在土壤中的最終生物降解速度。
封面摘要
竹粉纖維素預(yù)處理前后微觀形貌
BF/PBAT薄膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制效果
不同保存方式下豆腐的腐敗變化對(duì)比
本研究為生物降解材料在抗菌功能性方面提供了一種新的策略，實(shí)現(xiàn)了薄膜的自然降解與非接觸式抗菌的統(tǒng)一。不僅響應(yīng)了消費(fèi)品“以竹代塑”的倡議，其長效抗菌特性對(duì)于保障食品安全也具有重要社會(huì)意義。
此外，該課題組在單一材質(zhì)可循環(huán)利用方面，開發(fā)了一種聚烯烴高阻隔功能性薄膜，經(jīng)歷四次回收后，薄膜的縱向拉伸強(qiáng)度由29.66 MPa降至21.972 MPa，但仍保持良好的機(jī)械性能，證明了其回收可行性；研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，薄膜的阻隔性能在第二次回收后出現(xiàn)明顯下降，這為后續(xù)材料改進(jìn)指明了方向。與傳統(tǒng)塑料相比，使用含有10%回收料的該單材質(zhì)薄膜，每生產(chǎn)1.0噸產(chǎn)品可減少高達(dá)3692.25千克的二氧化碳排放。
未來，課題組將繼續(xù)堅(jiān)持跨學(xué)科聯(lián)合研究的路徑，密切關(guān)注并跟進(jìn)國家相關(guān)部門在高性能膜材料、非糧生物基材料等領(lǐng)域的政策動(dòng)向，致力于打通從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的“最后一公里”，期待與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)緊密合作，共同推動(dòng)全球塑料污染的系統(tǒng)治理和循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的構(gòu)建，從快速生物降解、功能化應(yīng)用到物理回收減碳等方面提供多元化、多層級(jí)的解決方案。
全文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169826
https://doi.org/10.1002/pc.70313
https://doi.org/10.3390/polym16152196
歡迎廣大學(xué)子加入本課題組攻讀碩士學(xué)位，課題組負(fù)責(zé)人鄭華明教授郵箱：hmz_416@wit.edu.cn
審核：江學(xué)良
