从果废到猪粪：生物基原材料来源无处不在

两项分别来自食品包装和工业防腐领域的研究，展示了如何将看似无用的农业废弃物——水果加工废料与猪粪——转化为高性能的生物基涂层成分。

在涂料与包装涂层领域，传统产品长期依赖化石来源的添加剂和聚合物，带来沉重的环境负担。生物基材料作为一种绿色替代手段，正日益成为行业可持续发展的重要方向。近期，两项分别来自食品包装和工业防腐领域的研究，展示了如何将看似无用的农业废弃物——水果加工废料与猪粪——转化为高性能的生物基涂层成分，为行业提供了兼具环保与实用价值的创新方案。

水果废料基涂层提升包装阻隔抗氧化性能

研究人员利用菠萝蜜种子淀粉、蜂蜡以及不同浓度的柚子皮提取物（PPE）制备了一种水性生物聚合物涂层悬浮液，用于改善纸质包装的性能。通过气相色谱-质谱分析发现，该涂层含有萜烯类化合物，包括乙酸酯、醇和醛，这些物质以其抗氧化、抗菌、芳香和疏水特性而闻名。

实验结果显示，涂布后的纸张机械性能得到显著提升。未涂布纸张的抗拉强度仅为21.5 MPa，而涂布淀粉的纸张达到了50.40 MPa，涂布PPE的纸张则进一步提升至47.2–60.14 MPa。在阻隔性能方面，涂布20% PPE的纸张表现最佳，其透氧系数最低，为4.61 × 10⁻⁷ cm³·cm/cm²·s·Pa；同时，PPE涂层纸的吸水率降至33.7%，而淀粉涂层纸的吸水率更低，仅为13.5%。

扫描电子显微镜观察证实，涂布后纸张表面的孔隙和粗糙度均有所减少。除了物理性能的改善，这些涂层还具备活性功能。涂布20% PPE的纸张显示出最高的DPPH自由基清除活性（61.8%）以及总酚含量（4.2 mg没食子酸当量/克），表明其在储存期间有助于保持食品质量。

该研究证明，源自水果加工废料的涂层能够有效提升传统包装纸的阻隔性、机械强度和抗氧化性能，尤其适用于对氧气和水分敏感的干制食品包装。

猪粪源植酸提取制备高性能生物基防腐涂料

在工业防腐涂料领域，德国涂料制造商Oellers与下莱茵应用科学大学（HSNR）以及特种机械制造商3WIN合作，共同开发了一种能够从农业废料中生产防腐涂料关键功能材料的工艺。

自2024年起，双方合作开展了“P-REx”和“BioPhosCoat”两个研究项目，旨在将农业残余物加工用于工业涂料生产。在P-REx项目中，研究人员利用酶法工艺从猪粪中提取植酸，并使其所含的磷能够作为粘合剂组分使用。

目前，该公司的涂料工程师正在内部实验室测试植酸的不同改性方式，以确定哪种改性能够在涂料中取得最佳效果。据介绍，由此制得的生物基防腐涂料在质量和性能上可与传统化石基产品相媲美。

这些项目获得了德国北莱茵-威斯特法伦州及联邦政府的资助，该州副州长兼经济事务部长在2026年2月到访时，将此次产学研合作誉为将发明转化为市场化解决方案的范例。该方案同时解决了两个挑战：一方面减少涂料行业对化石基原料的依赖，另一方面实现大量农业残余物的增值。如果成功实现规模化，源自畜禽粪便的生物基磷有望为功能性涂料成分（尤其是防腐涂料领域）提供一种可持续的替代来源。

展望

生物基材料在涂料和涂层行业的前景十分广阔。从果废到猪粪，更多以往被忽视的“废物”有望成为高价值功能化学品的新来源。随着酶法提取、改性优化等工艺的成熟，以及产学研合作的深入，生物基涂料在防腐、包装、建筑等领域的规模化应用将加速落地。

同时，政府部门和区域产业政策的支持也将为这类技术从实验室走向市场提供重要推力。可以预期，在不久的将来，生物基涂料不仅是一种环保选择，更将成为主流技术路径之一，推动整个表面涂装行业走向真正的可持续。