因具备通过保持土壤温度和湿度提高作物产量的能力，过去的几十年中，商业化的低密度聚乙烯 (LDPE) 地膜在耕作中的用量快速提升。全球每年至少使用400万吨塑料地膜，其中60%以上在中国消费。 数量庞大的不可降解塑料对土壤和生产的安全性和可持续性构成了巨大威胁，其残留物年复一年地累积。 尽管提出了收集和回收薄膜来解决这个问题，但要对使用后破碎的塑料碎片进行处理仍然相当困难。

PBAT基生物降解地膜具有替代传统聚乙烯地膜的潜力，可提高种植的可持续性，但其价格高、性能差等实际问题仍有待解决。

近日，江苏省农科院与南京林业大学研究团队创新性地提出一种协同提升现有聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）基生物降解地膜力学、抗紫外老化和水汽阻隔性能的新方法。

该方法以低成本的小麦秸秆为原料，利用碳酸钙粉与小麦秸秆共研磨过程中提供的强剪切力及热、动能，实现小麦秸秆颗粒尺寸大幅度降低，同时为其表面赋予了极强的活性。在此基础上设计优化小麦秸秆-PBAT共挤-吹膜工艺，即可基于秸秆粉末与生物降解聚酯之间的π-π相互作用，在PBAT聚酯周围形成兼具力学增强与紫外、水汽屏蔽效果的小麦秸秆“屏蔽层”，从而协同提高生物降解地膜的耐紫外、力学与水汽阻隔性能。

秸秆复合生物降解地膜的制备流程示意图

研究发现，少量共球磨获得的超细秸秆粉并不会在膜内形成重大缺陷，但却可以基于自身与聚酯基体的相互作用阻碍分子链迁移，从而改善薄膜的力学性能。10%小麦秸秆的引入增强了膜表面疏水性，并增大曲折因子，从而阻碍水分子的溶解和扩散，提高水汽阻隔性能；但当添加量增大至30%时，尽管增强的表面疏水性可降低水分子在膜表面的溶解速率，曲折因子却因缺陷的产生而降低，从而导致水分子扩散加剧。此外，研究团队还发现秸秆中的木质素组分也为其良好的紫外屏蔽和耐候性能提供了条件。

 秸秆复合生物降解粒子与膜

试验表明，秸秆复合生物降解地膜的紫外屏蔽率（UVA）可达89.1%以上，远高于原始PBAT膜的22.6%；同时可将满足国家标准（GB/T-35795）下地膜在紫外辐照条件下纵向力学性能的保持时长由57.1 h延长至65.8-80.9h；横向力学性能保持时长则由78.2 h延长至85.2-96.6 h，制造成本却降低了8.14%-20.96%，这使其在未来的地膜覆盖方面具有很大的可行性。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723027092