據(jù)外媒報道，加拿大安大略省倫敦市韋仕敦大學(xué)（Western University，WU）的研究人員將大麻莖稈研磨成粉末，并用其替代傳統(tǒng)塑料中常用的高密度聚乙烯顆粒。這種大麻粉末無需特殊技術(shù)或額外工序即可融入現(xiàn)有的包裝生產(chǎn)流程中。
圖片來源：Lampoon
根據(jù)測試結(jié)果，這種大麻基材料的強(qiáng)度和延展性未能達(dá)到傳統(tǒng)塑料的標(biāo)準(zhǔn)。不過，它的強(qiáng)度和延展性優(yōu)于其他植物基材料，因此適用于多種用途。韋仕敦大學(xué)化學(xué)教授、該研究的合著者Elizabeth Gillie解釋說，就包裝而言，大麻比金屬和玻璃等更重、更昂貴的替代品更具優(yōu)勢。
大麻生物復(fù)合材料的制造工藝
大麻生物復(fù)合材料是指由大麻纖維與基體材料（通常是聚合物或樹脂）結(jié)合而成的復(fù)合材料。生物復(fù)合材料的制備過程如下：首先將大麻纖維從植物莖稈中分離出來，然后將莖稈內(nèi)部的麻稈（麻皮）進(jìn)行微粉化處理。
這兩種成分與基體材料混合，基體材料通常來源于可再生資源，例如植物淀粉、植物油或其他天然聚合物。目前市售的大麻材料主要為纖維增強(qiáng)型生物復(fù)合材料，其中大麻纖維專門用于增強(qiáng)現(xiàn)有聚合物，從而提高其強(qiáng)度、剛度和耐磨性。
綠色營銷警示：并非所有用于大麻生物復(fù)合材料的聚合物都源自植物
值得注意的是，并非所有用于大麻生物復(fù)合材料的聚合物都源自植物。目前，石油仍然是大麻生物復(fù)合材料中聚合物的主要來源。這導(dǎo)致許多標(biāo)榜為可持續(xù)產(chǎn)品的大麻塑料制品，實際上是石油基塑料與大麻纖維的混合物。
另一方面，一些大麻生物復(fù)合材料使用植物基聚合物，例如聚乳酸（PLA），通常源自玉米或洋麻。在美國，采購非玉米來源的PLA非常困難。要制造完全由大麻制成的生物塑料，需要將大麻植物中的纖維素分解并進(jìn)行化學(xué)重組，制成復(fù)合生物塑料。只有在這種情況下，該材料才能100%生物降解，并且其拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于化石燃料衍生的塑料。
韋仕敦大學(xué)的一項研究表明，大麻生物復(fù)合材料的性能優(yōu)于塑料：
使用大麻生物復(fù)合材料具有諸多優(yōu)勢。它能改善土壤質(zhì)量并實現(xiàn)碳中和：事實證明，利用大麻制造生物復(fù)合材料可以提高土壤質(zhì)量。大麻莖的生長周期僅需約4個月，而樹木則需要20至80年才能成熟。整個過程更加快捷，所需的殺蟲劑或除草劑也更少。
大麻在土壤改良方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因為它能夠補(bǔ)充土壤中必需的營養(yǎng)物質(zhì)。在某些地區(qū)，人們專門種植大麻來去除土壤中的鋅和汞等污染物，同時它也是輪作作物，有助于在其他作物種植間隙恢復(fù)土壤。此外，大麻植株在生長過程中會吸收大量的二氧化碳，使其成為一種碳中和材料。
大麻生物復(fù)合材料的生物降解性
許多大麻生物復(fù)合材料都具有生物降解性，這意味著它們可以隨著時間的推移自然分解，而不會對環(huán)境造成危害。
大麻生物復(fù)合材料可以模制成各種形狀，從而在設(shè)計和應(yīng)用方面具有多樣性。大麻生物復(fù)合材料重量輕，可用于各種應(yīng)用，包括汽車零部件、建筑材料、包裝和消費品。它們結(jié)合了大麻纖維的強(qiáng)度和可持續(xù)性以及生物基聚合物或樹脂的多功能性和潛在的生物降解性。
Henry Ford與第一輛大麻汽車車身原型：大麻汽車或大豆汽車
Henry Ford是第一個了解并試驗大麻基材料潛力的人。1937年，F(xiàn)ord使用一種名為Fordite或Hempcrete的大麻基塑料材料制造了一款汽車車身原型，F(xiàn)ord認(rèn)為這種材料將徹底改變汽車行業(yè)。
這種材料與樹脂粘合劑結(jié)合，用于制造汽車的外部面板，包括擋泥板和車身面板。福特還采用了多種由大豆塑料制成的汽車部件。車身可以使用植物油、大麻衍生油或生物燃料作為燃料。
為了向記者和公眾展示這種新型車身的彈性和強(qiáng)度，福特親自拍攝了一段用木槌猛擊車尾的視頻，結(jié)果證明，車身沒有彎曲或斷裂。
遺憾的是，由于尼龍等合成材料的出現(xiàn)以及美國對大麻生產(chǎn)的限制等多種因素，大麻基材料在汽車制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用并未實現(xiàn)。該項目最終終止，大麻汽車也未能投入大規(guī)模生產(chǎn)。
大麻基材料的未來并不在于大麻生物復(fù)合材料，而在于大麻基聚合物的開發(fā)。
生物復(fù)合材料雖然已存在多年，但由于其固有的剛性，在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。因此，可以得出結(jié)論，大麻衍生材料的發(fā)展方向在于開發(fā)大麻基聚合物。與其他植物基聚合物一樣，大麻基聚合物直接來源于大麻植物的纖維素。盡管大麻基聚合物已在實驗室層面成功研發(fā)，但尚未實現(xiàn)商業(yè)化。大麻基聚合物商業(yè)化的主要障礙在于工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，而任何健全的基礎(chǔ)設(shè)施都需要時間、資金以及公共和私營部門的支持。此外，大麻基聚合物還面臨著生命周期結(jié)束和與廢物管理基礎(chǔ)設(shè)施兼容性方面的挑戰(zhàn)。
這篇由加拿大安大略省倫敦市韋仕敦大學(xué)提供的研究論文，為圍繞大麻纖維在生物塑料領(lǐng)域應(yīng)用的研究和熱情注入了新的活力。論文對大麻纖維的商業(yè)潛力進(jìn)行了務(wù)實的評估，并指出生物材料的生產(chǎn)成本目前高于傳統(tǒng)塑料。
物盡其用——能否利用大麻生物質(zhì)制造食品包裝？
大麻生物質(zhì)是指工業(yè)大麻（Cannabis sativa L.）花種植和收獲后剩余的植物材料。一個國際科學(xué)家團(tuán)隊正在研究如何通過可持續(xù)的方法提高大麻生物質(zhì)的價值，并進(jìn)一步揭示了大麻在下一代食品包裝中的應(yīng)用潛力。該團(tuán)隊由立陶宛農(nóng)業(yè)和林業(yè)研究中心（Lithuanian Research Centre for Agriculture and Forestry）、國際海產(chǎn)品科學(xué)與創(chuàng)新卓越中心（the International Centre of Excellence in Seafood Science and Innovation）以及中國西部種質(zhì)資源綜合科學(xué)中心（the Integrative Science Center of Germplasm Creation in Western China）的科學(xué)家組成，他們的研究重點是綠色提取和加工方法。這些方法，例如低共熔溶劑（DES）提取、微波輔助提取、超臨界二氧化碳提取、超聲輔助提取、酶水解和亞臨界水處理，能夠最大限度地發(fā)揮大麻纖維的生物活性，并使其在包裝制造中得到應(yīng)用。他們希望探究的是，整合多種方法是否能夠改善大麻基食品包裝的阻隔性能、生物降解性、色素利用率以及機(jī)械性能和生物降解性能。他們的分析結(jié)果于今年秋季發(fā)表在科學(xué)期刊《食品科學(xué)與技術(shù)趨勢》（Trends in Food Science & Technology）上，表明大麻的特性與綠色加工技術(shù)相結(jié)合，有助于擴(kuò)大大麻生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為功能性食品包裝材料的規(guī)模。
從大麻生物質(zhì)到可持續(xù)食品包裝，科技助力未來
化石燃料消費品的生產(chǎn)和使用引發(fā)了諸多環(huán)境問題。這些消費品的生產(chǎn)和使用為化石燃料行業(yè)帶來了巨額利潤，而微塑料則加劇了陸地和海洋污染，甚至滲入人體器官和組織，包括大腦、心臟和胃。大麻基生物包裝憑借其生物活性、可生物降解性和機(jī)械強(qiáng)度，有望成為傳統(tǒng)塑料的替代品，從而緩解傳統(tǒng)塑料帶來的問題。大麻生物質(zhì)由40%至77%的纖維素組成，這種材料可用于生產(chǎn)具有機(jī)械性能和阻隔性能的生物塑料，例如抗紫外線薄膜。大麻生物質(zhì)在環(huán)保食品包裝領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，但諸如可持續(xù)增值規(guī)?；裙I(yè)和技術(shù)壁壘阻礙了其廣泛應(yīng)用。主要問題在于大麻原料的不均勻性，這會影響包裝性能、加工效果和纖維質(zhì)量的均一性。諸如基于DES的脫木素和超臨界CO2萃取等方法可以增強(qiáng)大麻生物質(zhì)基生物塑料的功能性并降低其環(huán)境影響。然而，研究作者指出，要解決與大麻生物質(zhì)變異性和高昂酶解成本相關(guān)的關(guān)鍵問題，就必須采用人工智能驅(qū)動的優(yōu)化方法并統(tǒng)一監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。
