化妆品中微塑料的环保型替代品

KosLigCel是一个科研项目,属于生物经济尖端集群,意在研究如何用榉木、燕麦、小麦和玉米以低成本生产可生物降解的纤维素颗粒。这些颗粒能和传统微塑料一样,满足对护齿和护肤产品中耐磨性和清洁能力的要求,然而对于环境显著更加可持续。

哈勒弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所IMWS 新闻发言人Michael Kraft访谈。

如今人人都在说微塑料——就是其字面含义。究竟为什么微塑料对环境如此有害?

微塑料是指塑料微粒,在许多产品中可以发挥有用的功能,比如在护肤霜、沐浴露或婴儿尿不湿中。但是因为两个特性,微塑料成为了环境问题:一是颗粒极小(在数微米至5毫米不等),因此,例如当其作为沐浴露的成分排入废水时,通常的污水处理设备是无法将其如同其他有害物质一样过滤出来的。这些微粒会继续进入水循环,然后被不同有机体吸收,从而进入食物链。在最糟糕的情况下,我们盘子里的鱼体内就会有来自我们沐浴露的塑料。第二个问题是这些颗粒有着很长的耐久性:在自然界里,它们分解得十分缓慢,可能要超过100年。像聚乙烯这样的材料,是特地为长久的使用寿命而开发出来的。对于塑料的管道、瓶子或齿轮,这是一种符合期望的特性。对于水循环中的微塑料颗粒,这就成了问题。因此,我们与工业界的伙伴们携手,在“KosLigCel”项目中开发出了能够取代微塑料、并可生物降解的天然纤维素颗粒。

哪些产品中有微塑料,甚至是在人们完全意想不到的地方?

在公开争论中,目前常常谈到磨砂膏、牙膏、香体露和许多其他化妆品。但是我们必须明确,此类产品的许多大生产商如今已经弃用微塑料或者至少在深入地寻找更为环保的解决方案。根据一项最新调研,在欧洲每年进入海洋的微塑料总量中,化妆产品占到4.1%。但这已然是每年数千吨了。然而,在水域的微塑料污染中更重要的是轮胎磨损或清洗服装时排到环境中的微塑料。另外,不仅有原始微塑料,即特地生产的微塑料,而且还有塑料垃圾在环境中逐渐分解而形成的塑料微粒。

你们的生物颗粒比塑料颗粒好在哪里?又可能有什么缺点?

我们专注于护肤产品和牙膏。其中的微塑料颗粒是作为“柔和的研磨料”来使用的,产生一种“金刚砂效果”,从而有助于增强清洁功效。我们与合作伙伴们共同证明了,如果使用可生物降解的纤维素颗粒,可以达到类似的清洁功效。另外一个优点是,纤维素颗粒不同于塑料,也可以吸收水和油。尤其是对于保湿霜,这是一个前途无限的特性。

天然颗粒可以应用于哪些领域?                                  

我们认为,对于我们与伙伴们携手开发的纤维素颗粒,其应用范围有肤用化妆品,如护肤霜和磨砂膏等,以及美容化妆品,比如睫毛膏、香粉或唇膏等。还可考虑应用于医药产品中。微塑料颗粒往往由于其化学稳定性及其无色、无臭、无味的特性也被当作稳定剂和填充剂使用,比如在香体露中。我们的可生物降解替代材料也可考虑用在这些方面。

为什么至今仍没有真正能够取代微塑料的材料?

可发挥作用而环境上可持续的替代材料是存在的。我们也在项目中证明了这一点。当然,要开发出此类替代品并完成足够的测试还需要时间。此外,生产商必须调整其生产,而且新材料必须在价格方面也足以与现有解决方案竞争。不过这方面正在开展大量工作——政策方面也在推动加速研发。因为鉴于对环境污染的认识越来越清晰,许多地方预计都将会禁止使用微塑料,甚至有些地方已经决定禁用。

研究过程中最大的问题和挑战是什么?

以我们在项目中开发出来的含纤维素颗粒的牙膏为例,可以很好地说明这一点:我们一开始就必须确定一种合适的原始材料,我们决定采用从榉木、燕麦、小麦和玉米中提取的纤维素。然后要生产出纤维素颗粒,它们的大小、形状、硬度以及表面结构要与所想要的清洁特性完全匹配。纤维素颗粒应能去除菌斑、变色和食物残渣,但不能损害牙釉质。我们利用高分辨率的显微镜反复研究颗粒结构,用其他测试方法测量清洁功效,逐步优化生产工艺。当然,我们在此过程中也要始终考虑到这些颗粒必须对健康无害,生产成本适中。

您有哪些合作伙伴?

我们在“KosLigCel”项目中的合作伙伴有来自图林根州格伦(Gehren)的CFF有限公司,主要负责颗粒生产,还有来自哈勒(萨勒河)的Skinomics有限公司,主要负责生产产品并对产品进行皮肤病学研究。

哪些天然材料特别适合?用什么达到了最佳结果?

我们将基于榉木、燕麦、小麦和玉米的多种纤维素当作微塑料颗粒的替代品进行了测试。全部都证明挺合适。在其他科研机构也在用生物蜡、盐和橄榄核做实验。在我们的项目中,我们打下了基础,也能够对此类或其他替代品进行细致的材料学研究,从而检验其适用性。

是否已经有具体的实施案例?

我们项目中所开发的颗粒已经上市了,由CFF有限公司销售。

这一领域的未来如何?微塑料是否能完全从产品中消失?

全面地在化妆产品中用可生物降解材料替代微塑料是可行的,就在未来五到十年内。首先,小众产品如纯植物化妆品肯定将在这方面做出努力,然后大众市场将紧随其后。无论是消费者的需求,还是政策规定,两者都已认识到这个问题并在寻求其他办法,都指向这个方向。如前面所说的,在化妆品中应用却也只在整个由微塑料造成的环境污染中占到了很小的部分。对于其他应用领域,如纺织品、颜料或轮胎磨损问题,还必须继续进行研究。这当然会比五到十年要更长时间。还有次级微塑料的问题也还没有找到解决方案。不过总体上可以看出一种趋势,基于可再生原材料进行塑料生产,也更加在环境上可持续。现在在这方面开展了非常多的研究,我们弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所也深入地参与其中。