在許多國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們經(jīng)常會使用地膜來提高農(nóng)作物產(chǎn)量,。這種薄膜通常由聚乙烯制成,，用于覆蓋地面，以提高土壤溫度,，保持土壤水分,，維持土壤結(jié)構(gòu)，防止害蟲侵襲作物,，控制雜草生長,，促進作物生長等功能。但不幸的是,，聚乙烯這種石油基材料很難被生物降解,，農(nóng)民們必須在收獲季節(jié)結(jié)束時盡最大努力收集薄膜殘留物，否則這些殘留物就會污染田地,。

最近,，德國一個叫做Fraunhofer的硅酸鹽研究所的研究人員正在與歐洲的合作伙伴合作，開發(fā)具有保護性混合涂層的可持續(xù)生物降解地膜紙。以減少傳統(tǒng)地膜殘留物對農(nóng)田的污染,。

塑料垃圾不僅污染海洋,，還污染農(nóng)田。根據(jù)德國拜羅伊特大學(xué)的一項研究,，在常規(guī)農(nóng)田中可以檢測到大的和小的塑料顆粒,。在農(nóng)業(yè)和園藝中，覆蓋在土壤或農(nóng)田上的地膜會造成污染,。它們的目的是延長生長季節(jié),，減少雜草，同時減少蒸發(fā),，改善土壤水分平衡,。

石油基聚乙烯（PE）制成的薄膜必須在收獲后收集，這通常難免留下殘留物,。因此,，PE殘留物會在土壤中保留一段時間，并在土壤中累積,，因為微生物無法分解它們,。PE碎片會對土壤產(chǎn)生物理影響，并進入食物鏈,。

雖然由聚乳酸制成的可生物降解薄膜已經(jīng)面世,，但它們非常昂貴。位于伍爾茨堡的弗勞恩霍夫ISC的一組研究人員正在與來自德國,、芬蘭和挪威的研究和工業(yè)合作伙伴合作,，開發(fā)可生物降解的可持續(xù)替代品——大尺寸薄膜的環(huán)保替代品必須便宜且能夠批量生產(chǎn)。

生物降解紙取代塑料薄膜

項目合作伙伴依靠纖維素紙來開發(fā)可持續(xù)薄膜,。Fraunhofer的研究人員克勞斯·羅斯（Klaus Rose）博士說：“紙張的一個優(yōu)點是,，它可以很快分解而不留下任何殘留物，但分解速度太快,，這種材料不能持續(xù)整個農(nóng)耕季節(jié),。一旦下幾次雨，這種材料就會變軟,，保護也不再有效,。”

因此,，需要一種功能性涂層來穩(wěn)定紙張并防止快速降解,。保護性混合涂層由ORMOCER制成，這種無機-有機雜化聚合物的材料類別是30多年前在Fraunhofer硅酸鹽研究所開發(fā)的,。

研究人員解釋說：“這種涂料由兩種不同的成分組成,，即有機聚合物和無機硅酸鹽,，它們通常不相容。但結(jié)合起來,，它們在保持可降解性的同時提供了化學(xué)和機械穩(wěn)定性,。”替代材料應(yīng)持續(xù)大約三到六個月的農(nóng)耕季節(jié),，然后應(yīng)完全分解,。最初的測試表明，紙的涂層增加了其濕強度,，使其比未涂層的紙張更穩(wěn)定,。

新型雜交覆蓋紙

除了穩(wěn)定功能涂層外，項目合作伙伴正在開發(fā)一種全新的混合覆蓋紙,，由功能化纖維素和摻入的有機纖維素以及功能化納米纖維素制成,，由于其非常高的長厚比，其特點是具有很高的固有穩(wěn)定性,。

這涉及到用混合聚合物粘合劑粘合纖維素纖維,，像粘合劑一樣交聯(lián)單個纖維。網(wǎng)格密度影響穩(wěn)定性,。該粘合劑系統(tǒng)有效地起到涂層的作用,。因此，混合紙不需要額外的涂層,。開發(fā)人員解釋說：“紙張應(yīng)經(jīng)過疏水處理,，即防水。此外,，它必須比普通紙張更耐撕裂,。機械穩(wěn)定性和抗紫外線是重要的性能，收獲后應(yīng)將其翻耕,?！?/span>

復(fù)合材料的最佳性能是實際的挑戰(zhàn),。一旦這項技術(shù)得到充分發(fā)展,，包裝行業(yè)也可以從這種新材料中受益：“可生物降解的紙張代替塑料薄膜將對環(huán)境保護做出重大貢獻，”羅斯說,。