2023 年秋季美国化学学会会议上，科学家介绍了一种由黑水虻产生的环保型生物塑料。Karen Wooley 和她的团队正在从黑水虻中提取几丁质，并将其转化为有价值的生物塑料，即壳聚糖。这种可生物降解的塑料可以吸收大量水分，可用于应对洪水和干旱。该过程符合循环经济，利用昆虫分解塑料并从中创造新材料。
想象一下，利用昆虫的力量来提取化学物质，这些化学物质可用于制造环保塑料，然后这些塑料可以被这些昆虫轻松分解。这个想法实际上比最初看起来更合理。科学家们讨论了从昆虫中提取和精炼化学物质并将其转化为有用的生物塑料的进展。
研究人员在2023年美国化学学会（ACS）秋季会议上公布了他们的创新发现。该项目首席研究员凯伦·伍利博士表示： “20年来，我的团队一直在开发将天然产物（例如从甘蔗或树木中提取的葡萄糖）转化为可降解、可消化且不会在环境中持久存在的聚合物的方法。但这些天然产物的来源也被用于食品、燃料、建筑和交通运输。”
凯伦·伍利一直在寻找其他没有这些竞争性应用的资源。她的同事杰弗里·汤伯林博士提出了一种创新的废弃物利用方法，即利用养殖黑水虻产生的废弃物。他积极参与的这个新兴产业蕴藏着巨大的潜力。
今年夏天，该团队将启动一个项目，将几丁质分解成葡萄糖胺，葡萄糖胺是几丁质的组成成分。这些小糖分子可用于制造生物塑料，例如聚碳酸酯和聚氨酯，而这些生物塑料通常是由石油化工产品制成的。
黑水虻不仅富含蛋白质、DNA、脂肪酸、脂类和维生素等有益化合物，该团队还计划将其用作宝贵的原材料。这些化学构件将被用于制造可在丢弃后分解或降解的产品，从而避免加剧现有的塑料污染问题。
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伍利教授的设想使这一过程符合可持续循环经济的理念。她说：“最终，我们希望昆虫以废弃塑料为食，然后我们再次捕获它们，收集它们的成分来制造新的塑料。因此，昆虫不仅是塑料的来源，它们还会消耗掉废弃的塑料。”
这些幼虫体内充满了各种蛋白质和其他营养丰富的化合物，现在被广泛养殖，用作动物饲料和有效处理废物。另一方面，一旦繁殖期结束，成年虫的寿命相对较短，随后就会被抛弃。但成年虫却被用来制造生物塑料。
伍利教授的团队利用杰弗里·汤伯林建议的成年人遗骸启动了他们的项目。在德克萨斯农工大学伍利实验室参与该项目的研究生卡西迪·蒂贝茨说： “我们正在把一些彻头彻尾的垃圾变废为宝。”
在利用水虻生产生物塑料的过程中，蒂贝茨发现几丁质是死水虻的重要组成部分。这种由糖类构成的无毒聚合物能够增强昆虫和甲壳类动物的外骨骼。目前，制造商们出于各种目的从虾蟹壳中提取几丁质。蒂贝茨一直采用类似的技术从昆虫尸体中提取和提纯几丁质。
据她介绍，从苍蝇身上提取的几丁质粉纯度可能更高，因为它不像传统产品那样带有淡淡的黄色或质地粘稠。从苍蝇身上获取几丁质可以避免海鲜过敏的风险。虽然其他研究人员从苍蝇幼虫中提取几丁质或蛋白质，但伍利教授的团队是率先利用废弃成蝇提取几丁质的先驱团队。与通常用作饲料的幼虫不同，这种独特的方法使他们脱颖而出。
蒂贝茨正在改进提取技术，而另一位研究生郭洪明则在将纯化的蝇几丁质转化为一种名为壳聚糖的聚合物。他去除几丁质中的乙酰基，暴露出具有化学活性的氨基，从而可以进行功能化和交联。通过这些步骤，壳聚糖可以转化为有价值的生物塑料，例如超吸水性水凝胶；这种复杂的聚合物网络具有卓越的吸水能力。
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郭女士研发了一种水凝胶，能够快速吸收自身重量47倍的水分。伍利教授表示，这种产品有望在农田土壤中截留洪水，并在未来的干旱时期缓慢释放水分。她进一步解释说：“在德克萨斯州，我们经常面临洪水或干旱的困扰，所以我一直在思考如何研制一种能够解决这一问题的超强吸水性水凝胶。由于水凝胶具有生物降解性，它会缓慢释放其分子成分，为农作物提供养分。”
来源：将苍蝇转化为可降解塑料
