日本产业技术综合研究所（以下简称“产综研”）与京都大学研究生院生存圈研究所的矢野浩之教授合作，发现作为纤维素纳米纤维（CNF）之一的乙酰化木质素CNF具有较高的生物降解性。这种CNF被用作增强用纳米纤维。
生物降解塑料一般存在强度不足的缺点，如果能实现高强度的生物降解塑料，便可扩大生物降解塑料的用途，有望为解决海洋塑料和微塑料等问题做出贡献。此次的成果有助于开发利用乙酰化木质素CNF增加生物降解塑料强度的高强度生物降解塑料复合材料。
利用乙酰化木质素CNF增加了强度的生物降解塑料的示意图
木质素CNF复合材料中的乙酰化木质素CNF是在乙酰化浆体与塑料母粒的熔融混合过程中，在与塑料混合的同时解纤而形成纳米纤维的，所以无法从复合材料中单独提取出来。因此，此次的生物降解试验使用的乙酰化木质素CNF（图1）是用磨碎机搅拌氧化铝珠对乙酰化浆体进行解纤获得的。另外，乙酰基的取代度（DS）为0.69，这个值表示可以与塑料充分混合增加其强度。
图1：乙酰化木质素CNF
研究小组利用日本《化学物质审查规制法》中规定的用于评估普通环境中生物降解性的试验方法（OECD TG301C：Modified MITI TEST（Ⅰ）），调查了乙酰化木质素CNF的生物降解性。利用这种生物降解试验法，在含有活性污泥（30mg/L）和目标样本（100mg/L）的25±1 ℃的培养基中测量了28天的生化需氧量（BOD）。这里使用的活性污泥是对从日本全国的污水处理厂、河流、湖沼和海水表层水等10个地方采集的污泥进行培养获得的，可以说囊括了普通环境中的微生物。
试验中使用的乙酰化木质素CNF的生物降解度为89±4％（3种样本的平均值与标准偏差）。这个值远远高于判断测试物质是否具有良好降解性的标准值60％，并且毫不逊色于为了做比较而一同测试的未进行乙酰化处理的CNF（TEMPO氧化CNF、磷酸酯化CNF、机械解纤CNF）。由此可以判断，乙酰化木质素CNF可以被普通环境中存在的微生物降解，可以说是一种环保的高功能性材料。
乙酰化木质素CNF在海水中的生物降解性可能会有所不同。另外，乙酰化程度改变的话，生物降解性可能也会发生变化。今后将以解决海洋塑料问题为目标，改变乙酰化程度，调查这种纤维在海水中的生物降解性。
文：JST客观日本编辑部翻译整理
