《Bioresource Technology Reports》:Seaweed-based bioplastics and edible films: A sustainable alternative to single-use plastics in Bangladesh
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摘要一次性塑料的广泛应用造成了相当大的环境、生态和废物管理问题,特别是在发展中国家,不完善的回收基础设施加剧了环境污染。由于海藻生物塑料和可食用薄膜具有可再生来源、固有的生物降解性和材料的多样性,它们作为可持续替代品受到了广泛关注。本综述对近期海藻基生物塑料和可食用薄膜的发展
摘要
一次性塑料的广泛应用造成了相当大的环境、生态和废物管理问题,特别是在发展中国家,不完善的回收基础设施加剧了环境污染。由于海藻生物塑料和可食用薄膜具有可再生来源、固有的生物降解性和材料的多样性,它们作为可持续替代品受到了广泛关注。本综述对近期海藻基生物塑料和可食用薄膜的发展趋势进行了批判性分析,重点强调了孟加拉国的资源基础、加工能力和技术经济约束。本文涵盖了最重要的薄膜多糖,重点介绍了它们的化学结构、提取效率以及在可生物降解和可食用包装解决方案中的适用性。本文精确评估了传统和更可持续的提取技术、制造技术及配方方法的发展,这些方法涉及增塑剂、交联剂和生物活性添加剂的组合,以阐明结构、性能和表现之间的联系。比较分析表明,海藻基薄膜表现出更好的阻氧性能、透明度和生物活性。然而,商业化受到一些障碍的阻碍,包括机械性能、对湿度的敏感性以及无法融入大规模生产工艺。生命周期分析表明,与石油基生物塑料相比,海藻制成的生物塑料能显著降低碳足迹,特别是考虑到生物源碳封存时更是如此。本综述融合了材料科学、环境可持续性和社会经济见解,以识别孟加拉国新蓝色经济中增强海藻衍生生物塑料的重要研究空白和战略机会,这些机会也可应用于其他资源受限的沿海地区。
章节摘要
缩写
| SUP | 一次性塑料 | EFSA | 欧洲食品安全局 |
| MMt | 百万公吨 | FCM(s) | 食品接触材料 |
| SDG(s) | 可持续发展目标 | FCN | 食品接触通报 |
| GRAS | 公认安全 | BSTI | 孟加拉国标准与测试研究所 |
| FDA | 食品和药物管理局 | ASC-MSC | 水产养殖管理委员会 – 海洋管理委员会 |
| M/G ratio | 甘露糖醛酸 (M) / 古洛糖醛酸 (G) 比值 | MoEFCC | 环境、林业和气候变化部 |
| WVP | 水蒸气透过率 | LCA | |
海藻的分类与分布
海洋大型藻类或海藻是一个异质的分类群,是沿海生态系统的必要组成部分,由于高多糖含量,作为生物聚合物原料具有高潜力。根据色素和形态特征,有三种主要的大型藻类类别:绿藻门(绿藻)、红藻门(红藻)和褐藻门(褐藻)。大型藻类的生物多样性巨大:有超过
提取和纯化方法
从海藻中提取和纯化多糖是源自海藻的生物塑料下游加工的关键阶段。薄膜开发需要生物聚合物,包括藻酸盐、卡拉胶、琼脂、溃疡藻多糖和层粘多糖,因为它们的薄膜形成和机械性能。提取过程的选择深刻影响产率、能耗、溶剂残留、分子完整性和生物塑料产品的环境影响。
海藻基薄膜的特性
海藻衍生的生物塑料表现出各种功能特性,其中机械性能和水蒸气透过率 (WVP) 对于包装应用尤为关键。拉伸强度 (TS)、断裂伸长率 (EAB) 和杨氏模量 (YM) 等机械性能决定了薄膜的耐用性、柔韧性和在应力下的抗变形能力。此外,WVP 在调节材料中的水分传输方面起着关键作用,直接影响其保持产品质量的有效性。
可食用薄膜与食品包装
源自海藻的生物塑料和可食用薄膜为传统一次性塑料提供了创新替代品,涵盖食品和非食品等多个行业。海藻的多糖适合生产柔性片材、成型部件和涂层。它们的环境影响显著低于从石油中获得、在生态系统中长时间存在并严重污染
海藻生物塑料的生命周期评估 (LCA)
生命周期评估 (LCA) 是评估海藻基塑料相对于传统石油基塑料的环境可持续性的关键分析方法。LCA 评估从起源到废弃的全面后果范围,包括原材料采购(海藻养殖)、生物塑料制造过程、使用阶段和废弃阶段 (EoL) 管理。这对于由自然资源制成的生物塑料来说是必要的,因为它们的可持续性声明取决于
原材料可用性与供应链
考虑孟加拉国海藻基生物塑料和可食用薄膜的技术经济和商业可能性,需要详细评估原材料可用性和供应链复杂性。孟加拉国沿海地区,覆盖约 25,000 平方公里的沿海和浅海环境,提供了支持高多样性海藻物种的必要自然栖息地 (M. S. Islam 等,2022)。然而,养殖和利用
孟加拉国的塑料禁令政策
孟加拉国关于一次性塑料 (SUP) 的监管框架在过去二十年间有了相当多的发展,受到初始立法目标的影响,但受到实施和执行挑战的限制。2002 年孟加拉国环境保护法(修订版)提供了立法框架,授权环境、林业和气候变化部 (MoEFCC) 管理聚乙烯和其他有害塑料制品的生产和使用。尽管如此,且随着
未来研究方向
孟加拉国海藻基生物塑料和可食用薄膜的未来发展应超越实验室规模配方,转向从研究到商业化的综合途径。首要任务是建立孟加拉国特定的海藻资源和质量数据库,涵盖具有商业价值的物种、季节和地理差异、养殖实践和采后处理。标准化的生物质规格、多糖成分、灰分、重金属以及
结论
全球合成塑料的年产量达数百万吨,对陆地和海洋生态系统造成负面影响。本综述表明,海洋大型藻类构成了合适的生物聚合物,可用于替代以减少一次性塑料的使用,特别强调其对孟加拉国的相关性。然而,实现这一潜力需要在几个科学和技术领域取得有针对性的进展。耐湿性
CRediT 作者贡献声明
Md Atiqur Rahman:撰写初稿、可视化、调查、正式分析、数据管理。 Md. Amdadul Haque:撰写初稿、监督、项目管理、构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,这些利益或关系可能会影响本论文中报告的工作。
Md Atiqur Rahman|Md. Amdadul Haque
孟加拉国 1706 加济布尔 加济布尔农业大学食品工程系