国际顶尖期刊《自然通讯》发表岭大跨学科学院领衔的重要学术成果：研发新型环保生物塑胶

香港于2023年弃置的塑胶购物袋数量达37.2亿个，相等于平均每日丢弃逾1,000万个。为减低塑胶污染，促进环境可持续发展，岭南大学（岭大）跨学科学院的学者及其研究团队成功研发出一种崭新的环保生物塑胶物料，它突破传统塑胶的限制，能在一般环境下，于最短29天之内自然降解为水和二氧化碳等无害物质，为全球减缓塑胶污染提供可行的解决方案。有关论文由跨学科学院助理教授柯宇杰为第一作者、跨学科学院院长及跨学科讲座教授陈曦教授为通讯作者，以“Sustainable DNA-polysaccharide hydrogels as recyclable bioplastics”为题于国际顶尖学术期刊《自然通讯》发表。

该成果是岭大本年度首次以领衔身份（第一兼通讯作者）在《自然通讯》这类具国际影响力的顶尖学术期刊上发表的原创性理工类研究成果。同时，这也是跨学科学院自2022年成立以来，第二次以领衔作者身份在《自然通讯》上发表原创理工研究成果，充分展现岭大跨学科学院在高质量快速发展中所取得的显著成效。

该研究由岭大跨学科学院学者领衔，团队成员包括来自美国北卡罗来纳州立大学、以色列希伯来大学、新加坡科技研究局、新加坡南洋理工大学、新加坡国立大学、新加坡科技与设计大学等专家学者，联合开发一种新型环保生物塑胶⸺可降解、可循环再造，采用多醣及源自天然植物和生物废弃物的基因分子结构设计而成。与一般塑胶的耐用性相若，新型环保生物塑胶除了防水，亦可加工制成坚固的胶片或胶粒。

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团队在模拟真实环境的实验中发现，以新型环保生物塑胶制成的匙羹，与全球普及使用的「聚乙烯」（Polyethylene, PE）制成的传统塑胶匙羹，一同埋在常温环境下的土壤中，新型环保生物塑胶匙羹可在最短29天内自然完成降解，并完全消失，分解成水和二氧化碳（图一），过程由土壤中的天然微生物推动。相比之下，传统塑胶匙羹并没有分解，维持原状。测试亦证实，新型环保塑胶的基因分子结构具生物相容性，在特定条件下可被水溶解，回收后亦能循环再制成新的塑胶（图二、三）；而遇到一般油、酒精或清洁剂等常见的有机溶剂时，仍能保持一定稳定性，不会轻易溶解，以确保其使用的安全性。

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此外，新型环保塑胶物料具有「自我修复」功能，实验证实，若物料表面遇到轻微破损，只要于常温下在裂缝或刮痕加入少量水，其化学结构能够重新结合，恢复原来的分子结构及承载能力，过程中不需要额外加热或经化学处理（图四）。对比现时市面流通的「可降解生物塑胶」，例如聚乳酸（PLA）需要在工业级环境才能降解，而且降解后的混合物亦不适宜成为再生原料制成新塑胶袋，团队研发的新物料真正做到循环再用。

（图4）

研究团队指出，这种物料的另一个重大突破，是其在降解过程中产生的「微塑胶」残留量极低，在动物实验中亦证实其体内没有残留微塑胶，这意味着新型物料能有效解决目前全球最棘手的环境议题之一⸺微塑胶污染。微塑胶是由大型塑胶制品分解而成，广泛存在于海洋及土壤中，如何防止其进一步扩散成为科研焦点。是次研究成果正好回应这一迫切问题，既可加快处理回收塑胶，减少碳排放，亦能避免对环境和人体造成二次污染，更符合环保要求。

岭大跨学科学院院长及跨学科讲座教授陈曦教授（通讯作者）表示，塑胶的分解需时可以达至数百年，对堆填区造成长期负担，而且对海洋生态与公共卫生亦构成威胁。他表示： “这项新型物料的用途不止于胶袋，未来更有潜力应用于其他塑胶用品，包括一次性餐具等日常用品。此外，其分子结构亦能精确加工至纳米尺寸，制成精细的微型部件，应用于电子产品或高科技材料。而新型物料在正常使用下不会溶于水中，回收后在水中加入特定酵素，最快可于120分钟内完全分解。团队相信，此创新的材料科学突破，能从源头减少塑胶对环境造成的负担。”

岭大跨学科学院助理教授柯宇杰教授（第一作者）表示，现时大部分商业塑胶来自不可再生的化石燃料，加剧碳排放及对环境造成负担。他表示：“新研发的生物塑胶属于可持续的替代品，其生产所涉及的碳足迹大幅低于大部份商用塑胶，团队希望能在零售业推出新型的购物袋，配合回收和循环再造，显著减轻香港堆填区的压力。研究团队亦正与多个国际合作伙伴探讨应用方案，包括在食品包装、购物袋、物流配送及农业等范畴进行初步测试，期望推广新型物料逐步替代传统塑胶，并推动各行各业朝向『零塑未来』，为全球可持续发展作出贡献。”

本次跨学科研究结合化学工程、环境科学与材料科技的成果，与联合国可持续发展目标（SDGs）中有关负责任消费与生产（SDG12）及气候行动（SDG13）的目标互相呼应。岭大近年积极推动跨学科研究与创新，并致力于应对气候变化与环境污染等全球挑战。此次新型可降解塑胶物料研发的突破，展现香港高等教育在推动可持续发展方面的重要角色。

请按此阅读全文：Sustainable DNA-polysaccharide hydrogels as recyclable bioplastics | Nature Communications。