大学公园，宾夕法尼亚州当全世界都在寻找减少一次性塑料袋等塑料使用的方法时，宾夕法尼亚州立大学的研究人员进行了一项新的研究，展示了一种使纸袋更坚固的过程——尤其是当它们变湿时——使它们成为更可行的替代品。

研究人员、农业与生物工程副教授丹尼尔·乔克斯表示，这项研究提出了一种方法，可以制造出足够耐用的纸袋，可以多次使用，然后通过碱性处理进行化学分解，用作生物燃料生产的来源。

他说:“当这些纸制品的主要用途结束时，将它们用于次要用途会使它们更具可持续性。”他说:“循环再造及减少纸张废物亦有助减少运往堆填区的固体废物总量。这是我们认为社会应该考虑的一个概念。”

首席研究员Jaya Tripathi将于今年春天从宾夕法尼亚州立大学毕业，获得生物可再生系统的博士学位，并已接受加州联合生物能源研究所的职位，他设计了一种创新工艺，将纸张中的纤维素碳化，或在缺氧环境中烘烤，以大大提高纸张在潮湿时的抗拉强度。

她解释说，纸袋是塑料袋的一种流行替代品，可以减少使用塑料对环境的影响，但纸袋的寿命很短，因为它们的耐久性很低，尤其是在潮湿的情况下。特里帕蒂补充说，一个纸袋必须重复使用几次，才能将其全球变暖的潜能值降低到低于传统的高密度聚乙烯袋。

她说:“重复使用主要由袋子的强度决定，一个典型的纸袋不太可能重复使用所需的次数，因为它在湿润后的耐久性很低。”“使用昂贵的化学工艺来提高湿强度会降低纸张在商业应用中的环保和成本效益特征，因此有必要探索非化学技术来提高纸袋的湿强度。Torrefaction可能是答案。”

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研究人员建议，通过改用更坚固、可重复使用的纸质购物袋，可以减少大量塑料垃圾。图片来源:Marco Verch/Flickr版权所有。

由于碳化降低了纸张中的葡萄糖产量，她随后用氢氧化钠溶液(也称为碱液或烧碱)处理纸张，从而提高了纸张的葡萄糖产量，使其成为更好的生物燃料生产来源。

在最近发表在《资源、保护和回收》杂志上的研究结果中，研究人员使用滤纸作为介质，在392华氏度、428华氏度、464华氏度和500华氏度下烘烤40分钟后，纸的湿抗拉强度分别提高了1533%、223%、1567%和557%。

研究人员指出，葡萄糖产量随着碳化程度的增加而下降，但用碱性氢氧化钠溶液处理碳化纸样品后，葡萄糖产量增加了。例如，原滤纸的葡萄糖收率为955毫克/克底物，而同样的纸样品在392华氏度碳化时，葡萄糖收率为690毫克/克底物。碱度为1%和10%时，葡萄糖得率分别提高到808和933 mg/g。

特里帕蒂指出，像研究人员展示的这种概念显然需要取代塑料袋。根据联合国环境规划署的数据，全球每年生产5万亿个塑料袋。这些袋子需要1000年的时间才能完全分解。美国人每年扔掉1000亿个塑料袋，相当于扔掉近1200万桶原油。

特里帕蒂说:“通过改用更坚固、可重复使用的纸袋，我们可以减少大部分浪费。”“像我们在这项研究中展示的技术，如果可以完善，包括使用破旧的袋子作为生物燃料生产的基质，其影响将是巨大的。”

像许多科学发现一样，特里帕蒂偶然发现了碳化和碱性处理的协同作用，可以提高纸张的性能。

她说:“我在研究其他东西，研究torrefaction如何影响纤维素作为生物燃料底物的葡萄糖产量。”“但我注意到，当我们对纤维素进行碳化时，纸张的强度在增加。这让我觉得它可能适合包装，是一种完全不同的应用。”

对这项研究做出贡献的是化学教学教授丹尼尔·赛克斯。

这项研究得到了美国农业部国家食品和农业研究所的支持。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。