生物洗发水和植物保护剂会对环境产生有害影响 把它们装入微凝胶“容器”就不会了

2022年02月17日 阅读量:6

通过对可持续的、新开发的化学品和产品进行早期评估,可以评估在产品级联的后期释放有毒物质的潜在风险。这一点在法兰克福歌德大学和亚琛RWTH大学联合进行的一项概念验证研究中得到了揭示。在研究过程中,使用计算机建模和实验室实验相结合的方法,分析了可持续生物表面活性剂(可能应用于生物洗发水等)的毒性,以及一种新的植物保护剂经济部署技术的毒性。这项研究是从生态毒理学角度实现安全生物经济的第一步,它使用可持续的资源和过程来显著减轻环境负担。

 

地球上的自然资源正在短缺,但同时它们也是我们繁荣和发展的基础。欧盟打算借助其修订后的生物经济战略来克服这一困境。经济将以可再生材料为基础,而不是依赖化石材料。这些包括植物、木材、微生物和藻类。在某个时间点上,一切都将在闭环中被发现,然而,循环生物经济的实施需要化学品制造的转变。它们还必须由生物材料而不是原油生产。基于这些要求,美国化学家保罗·阿纳斯塔斯和约翰·C·华纳在1998年制定了他们的绿色化学十二原则。然而,到目前为止,他们的其中一个原则一直被忽视:减少新开发物质的环境毒性。

 

正是在这里,作为科学联盟生物经济科学中心(BioSC)一部分的跨学科项目“绿色毒理学”开始发挥作用。目的是研究生物物质和创新技术,以期在产品开发的早期阶段对环境产生毒性影响,并将结果纳入产品设计。亚琛、尤利希和杜塞尔多夫的项目合作伙伴为分析提供了两种基于生物的候选产品:用于作物保护剂和生物表面活性剂的微凝胶容器。

 

BioSC用于洗发水和洗涤剂的洗涤活性生物表面活性剂分别基于假单胞菌和玉米黑粉菌的合成能力,而不是原油。微凝胶技术允许作物保护剂的控制输送,因为容器确保活性成分在下雨时仍然附着在植物上。

 

这项研究的主要作者、法兰克福歌德大学生态、进化和多样性研究所进化生态学和环境毒理学系工作组组长莎拉·约翰博士,解释:“为了分析新的物质和技术,我们选择了广泛的浓度范围,以便能够充分估计对人类和环境的潜在危害。我们想检查生物基表面活性剂是否比传统化学表面活性剂更环保。此外,我们调查了微凝胶容器本身不会产生任何毒性。"

 

为了确保生态毒理学评估尽可能精确,项目团队在确定毒性时结合了两个要素:计算机辅助预测(电子版)和实验室实验(体外和体内)。计算机模型处理已知化学品的毒性数据,将其结构与新生物物质的结构进行比较,以预测毒性。这些实验是在代表特定生物群的水生和陆生生物上进行的,其中蚯蚓、跳蚤、水蚤和斑马鱼胚胎处于非常早期的阶段。

 

结果:生物表面活性剂和微凝胶都是未来生物经济中极具前景的候选产品,其产品必须可持续制造,同时在使用过程中和使用后不会对人类造成任何环境损害或伤害。“然而,我们只能在一定的范围内发表声明,因为在开放领域或其他应用中,将实验室结果转化为现实是复杂的,”约翰说。需要更多的研究来全面评估潜在的风险,这就是为什么要规划后续项目。

 

法兰克福歌德大学进化生态学和环境毒理学系主任亨纳·霍勒特教授强调了在“绿色毒理学”上密切跨学科合作的重要性在该项目中,生物技术学家和工程师共同设计了一种新产品,并在开发阶段由歌德大学的生态毒理学专家和由Martina Roß-Nickoll教授领导的RWTH亚琛团队进行了评估。这一持续的过程是该项目的主要优势。虽然这只是朝着生态毒理学意义上安全的生物经济迈出的第一步,但对于霍勒特来说,生态毒理学和绿色毒理学将在欧盟正在制定的计划中发挥关键作用,这一点已经很清楚。

 

每当涉及未来基于生物的产品开发和产品设计时,我们都必须在早期阶段阐明对人类和环境的影响。在这方面,我们的方法可以提供有价值的结果。

 

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