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近日，美国能源部的 "使热塑性塑料远离垃圾填埋场和环境的生物优化技术"（BOTTLE）科学家，包括来自美国国家可再生能源实验室（NREL）和科罗拉多州立大学的一个团队，开发出了一系列具有不同特性的 PHAs，其中一些 PHAs 的性能与传统聚酯相似，但具有生物基、可生物降解和更易于回收的特点。

该团队正与户外服装知名品牌 The North Face 合作，将这些可持续材料引入户外服装行业。

在接下来的12个月里，BOTTLE将扩大生产过程，生产数磅PHA纤维，The North Face将对其进行测试和评估，以用于其生产线。

衣物在穿着、洗涤和晾干时会脱落，微小的纤维会散落在家庭、土壤和水道中，需要几个世纪的时间才能降解。

这些纤维通常由聚酯纤维制成，细小得难以察觉，是微塑料污染的主要来源--虽然看不见。据估计，聚酯衣服上的纤维占自然环境中所有微塑料的近一半，加剧了日益严重的环境和公共健康危害。

BOTTLE 联合企业的首席技术官、聚合物科学家Katrina Knauer说。"PHAs还可以在没有高度控制的堆肥环境下自然分解"。

就在几年前，有关 PHA 能否制成纺织品的研究还没有定论。

早期的生产方法是从细菌合成物中提取 PHA，许多细菌在消化葡萄糖和脂肪酸等植物提取物时会自然产生这种聚合物。NREL 在一份新闻稿中说，尽管这种方法在当时值得注意，但科学家很难控制 PHA 的骨架和特性。

作为创造更多可持续塑料任务的一部分，BOTTLE 公司的科学家们开发出了替代技术，通过合成途径将琥珀酸（由葡萄糖制成，学名为丁二酸）和其他生物基基材转化为 PHA。

化学催化方法使该团队能够定制 PHA 的化学骨架，以实现熔融加工性、结晶性和延展性等关键属性。据 BOTTLE 公司报告，PHA 原型具有广泛的特性--从用于透明食品包装的硬质 PHA 聚合物到用于纺成纤维的韧性品种。

Knauer说：“我们实际上是在证明，我们可以控制微观结构，让PHA表现得像聚酯纤维和纺织品一样。与传统的聚酯纤维（一种以石油为原料的纺织品，占每年生产的织物的一半以上）不同，BOTTLE PHAs 也是专为回收利用而设计的。在产品使用寿命结束后，BOTTLE 的化学回收技术可以将 PHAs 和其他聚合物分解成纯度足够高的化学构件，用于制造最高质量的塑料。”

据科罗拉多州立大学的 BOTTLE 研究员 Ravikumar Gowda 称，这种材料的可回收性取决于 PHA 化学骨架的特定变化。

通过用强健的烷基取代活性氢原子，Gowda 和科罗拉多州立大学的其他研究人员大大提高了 PHA 的热稳定性，使其可以熔融加工--这是与从微生物中提取的 PHA 相比的关键优势。

重要的是，这种变化还使研究小组能够随意解构这种聚合物。"他说："我们重新设计的 PHA 结构大大提高了机械韧性，只需简单的催化剂和加热就能使新的 PHA 通过化学反应回收其组成单体。"他说：“回收的单体可以重复使用，原则上可以无限次地再生产出相同的 PHA。”

BOTTLE 与 The North Face 的合作正值人们日益关注服装制作和穿着对环境的影响之际。据估计，纺织品生产供应链占全球二氧化碳排放量的 8-10%。

因此，该项目优先分析了解制造和回收 PHA 纤维的能源和碳强度。该团队还将模拟微纤维脱落，并测量其在各种环境条件下的生物降解率。新闻稿补充说，这些结果将为 The North Face 提供 PHA 纺织品可持续性的信息，并与传统聚酯进行比较。

"我们致力于制造性能最佳的产品，同时在地球上留下越来越小的足迹，"The North Face 全球可持续发展高级经理 Carol Shu 说，“材料创新是我们品牌的巅峰所在，这个项目不仅为合成纺织品带来了新的可能性，也为我们实现产品循环提供了支持。”

在审查了 BOTTLE 的初步结果后，The North Face 打算与其供应商一起测试原型纤维，以评估一系列更具可持续性的产品。

“为了使服装外观美观、手感舒适，并能在最严酷的户外条件下发挥作用，我们的目标是找到完美的 PHA 纤维，以匹配甚至改善消费者最看重的品质。最重要的是，它能让冒险家们在攀登高峰、奔跑小径和探索城市的过程中，确信不会留下任何微塑料的痕迹。”