科学家开发出可在海洋环境中快速降解的PE薄膜新材料

截至目前，传统聚乙烯（PE）薄膜因其高度稳定性，在自然环境中极难降解，尤其在海洋中可存留数百年，是“白色污染”的主要来源之一。然而，近年来全球科研团队正积极攻关，试图赋予PE类材料可控降解能力。虽然完全基于PE主链、又能在海洋环境中“快速降解”的商业化材料尚未大规模问世，但已有若干突破性研究进展值得高度关注。

以下是对该领域科研动态的客观梳理与解读：

一、关键挑战：为何普通PE难以在海洋中降解？

化学惰性高：PE由稳定的碳-碳单键构成，微生物难以识别和分解；

海洋环境限制：低温、低氧、低紫外线强度，进一步抑制光/生物降解；

微塑料风险：若仅发生物理碎裂而不矿化，反而加剧生态危害。

二、科研方向与代表性成果

1. 引入可断裂“弱键”结构

案例：2023年，美国加州大学伯克利分校团队在PE主链中嵌入酮基（ketone）或酯键，使其在光照或加热下发生链断裂，生成小分子，后续可被微生物代谢。

效果：实验室模拟海水条件下，数周内失重达30%以上，但完全矿化仍需较长时间。

2. 共混促降解添加剂（争议较大）

某些商用“氧化生物降解”PE添加金属催化剂（如Co、Mn），声称可在海洋中降解。

问题：欧盟已禁用此类技术（EN 13432不认可），因其主要导致微塑料生成，而非真正生物降解。

3. 仿生设计：模拟天然高分子结构

2024年，中科院宁波材料所开发出一种PE/聚乳酸（PLA）纳米复合薄膜，通过界面工程提升相容性，并引入海洋微生物可识别的官能团。

进展：在南海实海挂片试验中，6个月内失重约40%，CO₂释放量显著高于纯PE，显示一定生物降解潜力。

4. 酶触发降解系统（概念验证阶段）

科学家将可编码降解酶的基因片段“植入”材料表面，遇特定海洋菌群激活。

目前仅限实验室微环境，离实际应用尚远。

三、科学界共识与标准界定

“可海洋降解”需满足严格标准：如ISO 22403 或 ASTM D7991，要求在真实海水或模拟海水中，180天内≥90%转化为CO₂、水和生物质。

截至2025年，尚无纯PE基薄膜通过该认证。真正可海洋降解的材料多为PHA、PBS、PCL等生物基聚酯。

四、理性看待媒体报道

若近期有新闻称“科学家开发出可在海洋中快速降解的PE薄膜”，需注意：

是否为PE与其他可降解聚合物的共混物（非纯PE）？

“快速”指物理崩解还是完全生物矿化？

是否经过第三方权威机构的海洋试验验证？

希望与审慎并存

尽管“可海洋降解PE”仍是材料科学的难题，但通过分子设计、复合策略与生物技术融合，科研人员正逐步逼近目标。未来更可能的路径是：开发兼具PE加工性能与可控环境响应性的新型聚烯烃衍生物，而非改造传统PE本身。