紙質(zhì)杯具及紙質(zhì)包裝容器等雖作為環(huán)保材料制品流通于市場(chǎng)，但由于內(nèi)裝物不可見，因此尚未能夠取代塑料制品。日本國立研究開發(fā)法人海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAMSTEC，簡稱海洋機(jī)構(gòu)）海洋功能利用部門副主任研究員磯部紀(jì)之、東京大學(xué)研究生院農(nóng)學(xué)生命科學(xué)研究科教授巖田忠久和東京理科大學(xué)工學(xué)部工業(yè)化學(xué)科副教授上谷幸治郎等人的研究團(tuán)隊(duì)成功地實(shí)現(xiàn)了使紙板透明化。透明紙板可以用廢紙和衣服等纖維素生產(chǎn)（升級(jí)再造），也可以制成透明杯子和吸管等三維形狀，且具備優(yōu)異的防水性能。磯部副主任研究員解釋道：“普通紙張的纖維素纖維為微米級(jí)結(jié)構(gòu)，而透明紙因具有納米級(jí)纖維素纖維緊密排列的結(jié)構(gòu)，光線不會(huì)發(fā)生散射，因此能夠透明。但要實(shí)現(xiàn)社會(huì)應(yīng)用還需經(jīng)歷多種挑戰(zhàn)。我們計(jì)劃下一步將完善連續(xù)化生產(chǎn)工藝的原型開發(fā)?！?/p>

海洋機(jī)構(gòu)海洋功能利用部門磯部紀(jì)之副主任研究員（供圖：科學(xué)新聞社）

圖1.此次研發(fā)的“透明紙板”（供圖：JAMSTEC）

目前深海底部已堆積了大量塑料垃圾（主要為一次性包裝容器）。盡管回收利用工作已取得進(jìn)展，但臺(tái)風(fēng)等風(fēng)暴會(huì)導(dǎo)致大量塑料垃圾意外流入海洋，完全阻止其流入海洋極為困難。因此，市場(chǎng)所需的材料應(yīng)來自不含石油的生物質(zhì)，以便回收再利用，即使流入海洋也能進(jìn)行生物降解。符合這一條件的材料是紙，但紙作為包裝材料存在無法透視內(nèi)容物的重大缺點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出了使用與普通紙板相同成分的植物來源纖維素制成的“透明紙板”。

透明的纖維素以賽璐玢的形式存在。然而，賽璐玢是通過在凝固浴中凝固纖維素溶液制成的，因此只能生產(chǎn)厚度為0.03毫米的極薄產(chǎn)品。于是，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)想將纖維素溶解在溴化鋰溶液中，或許可以不需要凝固浴。

在實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)將纖維素放入60%的溴化鋰溶液中，加熱至115℃使其溶解，冷卻后凝固成凝膠。洗滌凝膠除去溴化鋰，之后烘干，得到透明紙板。清洗廢液經(jīng)過濃縮，回收溴化鋰，剩余的水可再次用于清洗，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)不向外部排放廢液的封閉式循環(huán)回收系統(tǒng)。

這種透明紙板的厚度為0.3～1.5毫米，與普通紙板厚度相當(dāng)或達(dá)到其5倍以上，但仍能保持高透明度。特別是作為包裝材料使用的厚度約為0.3～0.7毫米的紙板，其透明度很高，霧度值小于30%，即使透過透明紙板，也能清晰地看到100米遠(yuǎn)處的物體。在硬度和強(qiáng)度方面，這種透明紙板超過了代表性的硬質(zhì)塑料聚碳酸酯，可以模塑成吸管和杯子等立體形狀。它在潮濕時(shí)的強(qiáng)度高于普通紙板，因此可以作為杯子盛裝液體，通過天然存在的脂肪酸鹽，還可以在保持透明性的同時(shí)賦予其防水性。

垃圾最終堆積的深海底水溫較低，微生物較少。于是，研究團(tuán)隊(duì)在靜岡縣熱海市的初島近海（水深855米）、神奈川縣三浦市的三崎近海（水深757米）以及小笠原群島的南鳥島近海（水深5552米）三個(gè)海域，分別將普通紙杯、透明紙板杯和塑料杯進(jìn)行沉海實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過4～9個(gè)月的生物降解觀測(cè)，最終確認(rèn)透明紙板杯的降解程度與普通紙杯相當(dāng)。尤其是在水深相對(duì)較淺的三崎近海，它幾乎在4個(gè)月內(nèi)就消失了。轉(zhuǎn)錄組分析表明，聚集在這些杯子上的微生物能夠產(chǎn)生纖維素酶和β-葡萄糖苷酶等參與纖維素分解的酶。

據(jù)磯部副主任研究員介紹，以目前實(shí)驗(yàn)室水平的手工操作，1個(gè)透明紙杯的成本約為3000～5000日元，但如果能建立包括逆流清洗在內(nèi)的連續(xù)生產(chǎn)流程，透明紙的成本可以控制在普通厚紙的3倍左右。