世界首创：海洋可生物降解塑料的降解过程得以阐明

岛津技术研究所首次在全球范围内阐明了海洋可生物降解塑料的降解过程。这些实验结果为开发更高性能的海洋可生物降解塑料提供了指导，目前已收到众多材料生产商的评估请求。

领导这项研究的岛津技术研究所环境事业部总经理八濑真琴表示：“海洋中的微塑料已成为一个严重的问题，但目前尚无有效的解决方案。我们只能眼睁睁地看着这一切发生，却无能为力，这令人感到沮丧。作为一家合同分析公司，我们一直在思考如何才能贡献一份力量，最终选择了海洋可生物降解塑料——这种塑料在海洋中很容易分解——作为我们的研究对象。”

后排左起第三位是矢尾岛诚，他与岛津技术研究所的研究团队成员合影。

人们对微塑料有害影响的担忧

微塑料被认为是一个重要的社会问题，指的是直径小于或等于5毫米的塑料颗粒。废弃的塑料垃圾，例如塑料袋和食品托盘，会受到风浪侵蚀以及紫外线和温度等化学作用的影响而分解成微塑料。当这些颗粒进入海洋后，海洋生物会摄入它们，导致有害物质在其体内积累。研究还表明，食用含有微塑料的鱼类可能会影响人类健康。此外，海洋中漂浮的微塑料无法完全清除，这也是另一个令人担忧的问题。

生物降解塑料是解决塑料垃圾问题的方案

全球范围内都在努力解决塑料造成的环境问题。其中一项努力是开发可生物降解塑料。生物降解是指有机化合物在细菌和真菌等微生物的作用下分解成水和二氧化碳，从而回归自然的过程。然而，这一机制的细节尚不明确。海洋可生物降解塑料也面临同样的问题，这类塑料的设计目的是使其能够在海洋中快速生物降解，但其释放到海洋环境后的安全性尚未得到科学证实。

矢尾岛说：“人们一听到‘海洋可生物降解塑料’这个词，往往会认为即使这类材料进入海洋，最终也会分解消失，所以很安全。然而，专家们的共识实际上几乎恰恰相反。海洋中究竟发生了什么？它是如何降解的？是真正降解了，还是仅仅分解成了微塑料？当时，人们对这些问题知之甚少。”

实验室里顿时爆发出一阵兴奋的欢呼：“我们可以看到降解过程了！”

这项研究始于2019年。第一步是获取经过基于ISO标准的测试方法评估的海洋可生物降解塑料产品。当时，这类产品尚未上市。幸运的是，研究团队得知，在京都一家便利店购买冰咖啡时，店家正在试用海洋可生物降解塑料吸管。“我们从京都驱车六小时去买冰咖啡，设法弄到了一些吸管，”八濑岛回忆道。此外，由于实验需要含有微生物的新鲜海水，研究团队还从京都的实验室前往大阪湾采集每次测试所需的样本。

此幻灯片展示了材料 A 在海水中的生物降解行为（由岛津技术研究所提供）。纵轴表示生物降解率（%），横轴表示测试周期（天）。幻灯片指出，反应器内的样品是直接拍摄的，因此可以将降解过程与测得的生物降解率进行直观关联。

当吸管浸入海水中后，大约一个月内，吸管表面会形成一层黏液，并在两到三个月内完全消失。在实验条件下确认吸管的分解后，下一个挑战是如何有效地收集并分析这层黏液。经过反复试验——尝试用镊子剥离黏液或用有机溶剂溶解——他们最终找到了“超滤”方法。通过过滤含有黏液的水，他们能够高效地回收微生物和分解产物。随后，他们使用高精度质谱仪对这些物质进行分析，以确认其分子结构的变化。这是世界上首次捕获到分解的中间阶段。

这项研究于2020年入选新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的资助项目，岛津技术研究所参与了“海洋生物降解塑料社会应用技术开发项目”。研究团队不仅继续深入研究海洋生物降解塑料，还致力于建立土壤环境中生物降解塑料的评价方法，而土壤环境正是目前生物降解塑料市场的主要领域。该项目荣获岛津集团内部颁发的“梦想成真奖”，该奖项旨在表彰那些积极主动、勇于挑战、怀揣梦想和抱负的员工。

来自岛津技术研究院的矢岛诚的评论