从厨房到净水厂：秋葵、胡芦巴提取物能高效去除水中微塑料

一种厨房里常见的蔬菜，可能成为解决全球微塑料污染的关键。

2025 年 4 月，美国塔尔顿州立大学（Tarleton State University）的研究团队在 ACS Omega 期刊发表正式论文，证实秋葵和胡芦巴提取物可以去除海水、淡水和地下水中高达 93% 的微塑料，效果优于或等于传统化学絮凝剂。

这项研究获得美国能源部（U.S. Department of Energy）资助，是植物基絮凝剂领域的重要突破。

傲多可®商机网（www.Aodok.com）梳理了这一技术的最新研究进展、核心数据、商业化路径，以及整个植物基絮凝剂市场的竞争格局，供环保和水处理行业从业者参考。

一、研究概述

微塑料是指直径 5 毫米或更小的塑料碎片。研究表明，微塑料已经无处不在，在各大洲的水体、土壤、空气中被发现，甚至进入人体血液和未出生婴儿的胎盘。

科学家估计，普通人每周摄入的微塑料量相当于一张信用卡。

传统的微塑料去除方法通常分两步：首先撇去漂浮的碎片，然后使用絮凝剂使剩余的微塑料聚集形成大团块并沉淀。

然而，常用的化学絮凝剂如聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）本身可能分解为有毒化学物质，存在二次污染风险。

塔尔顿州立大学（Tarleton State University）的研究团队转向无毒的植物基替代品。

他们测试了多种食物的多糖提取物，包括胡芦巴、仙人掌、芦荟、秋葵、罗望子和洋车前子，发现秋葵和胡芦巴的组合效果最为突出。

二、核心数据与实验结果

2025 年发表在 ACS Omega 的论文提供了精确的实验数据，研究团队在真实的海水、淡水和地下水样本中进行了测试，而非仅使用实验室纯化水样。

不同水源的最佳去除方案如下：

水源类型	最佳提取物组合	微塑料去除率
海水	秋葵单独使用	约 80%
淡水	秋葵 + 胡芦巴（1:1）	约 77%
地下水	胡芦巴单独使用	接近 90%
优化条件下	胡芦巴提取物	最高 93%

在处理速度方面，干燥的秋葵提取物在 1 小时内可去除 67% 的微塑料，胡芦巴提取物在优化条件下 1 小时内可达 93% 的去除率。

研究团队通过实验和统计分析证实，植物基多糖的微塑料去除效果优于商业上广泛使用的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）。其作用机制为聚合物桥接（Polymer Bridging），即植物多糖的长分子链吸附多个微塑料颗粒，将它们连接成较大的絮团，从而加速沉淀。

三、研究团队与资助背景

该研究由塔尔顿州立大学（Tarleton State University）拉贾尼·斯里尼瓦桑（Rajani Srinivasan）博士领导。研究团队长期致力于无毒水处理材料的探索，此前在 2022 年就提出了使用植物基多糖清洁水体的初步设想。

2025 年的正式研究获得了美国能源部（U.S. Department of Energy）的资助，这为该技术从实验室走向实际应用提供了重要背书。

斯里尼瓦桑（Srinivasan）博士表示，植物基絮凝剂可以直接用于现有的水处理工艺，使用无毒材料的整个处理方法采用相同的基础设施，不必为了将这些材料用于水处理目的而建造新设施。

研究团队计划继续优化植物基多糖絮凝剂的使用，调整比例和组合，以优化从不同水源中去除不同类型微塑料的效果，并研究如何扩大这种无毒絮凝剂的生产规模，着眼于该方法的最终商业化。

四、其他植物基絮凝剂研究进展

除了秋葵和胡芦巴，全球多个研究团队正在探索其他植物来源的天然絮凝剂，形成了多元化的技术路线。

辣木籽（Moringa oleifera）是另一个备受关注的方向。2026 年发表在 ACS Omega 的一项研究显示，巴西圣保罗州立大学（São Paulo State University，UNESP）的研究团队发现，辣木籽盐水提取物对自来水中的 PVC 微塑料去除率超过 98%，效果与标准化学混凝剂硫酸铝（Alum）相当，在碱性水中甚至优于硫酸铝。

辣木籽用于水处理有着悠久的历史，苏丹妇女传统上使用它来澄清尼罗河水。目前，辣木籽水处理技术已经从实验室走向实际应用，相关项目已扩展到全球约 50 个站点。

其他正在研究的植物基絮凝剂还包括罗望子（Tamarind）、仙人掌、芦荟、洋车前子等。2025 年发表在 Frontiers in Environmental Science 的研究还测试了马钱子（Strychnos potatorum）和鹰嘴豆（Cicer arietinum），对小于 500 微米的微塑料去除率分别达到 92.6% 和 90.6%，均优于硫酸铝的 87.6%。

中国也在积极布局相关技术。2026 年公开的专利包括：一种由无机混凝剂、高分子絮凝剂和黄麻水性提取液组成的植物型复合絮凝剂，可同时去除微塑料和氟化物；一种利用食品加工副产物、葡萄糖氧化酶和钙盐协同作用去除水中微塑料的方法，实现食品副产物的资源化利用。

五、植物基絮凝剂商业化全景

植物基絮凝剂已经从实验室研究逐步走向商业化应用。根据市场研究机构数据，全球生物絮凝剂市场预计 2034 年将达到 56 亿美元，年复合增长率（CAGR）为 8.2%，其中水处理领域占 38.5%，为最大应用细分，亚太地区占 42.3% 收入份额。

以下是主要技术路线的商业化对比：

技术路线	商业化阶段	代表去除率	主要应用	核心优势	主要局限
壳聚糖基	成熟商业化	浊度 85%-98%	市政、工业、食品	供应链完善、双重机制	原料受虾蟹产量限制
生物质平衡 PAM	成熟商业化	等同传统 PAM	市政、工业	直接替代、ESG 友好	仍含石化成分
辣木籽基	早期商业化	微塑料 98%+	分散式饮用水、应急	低成本、无需电力	规模化应用待验证
单宁基	商业化	工业废水	工业、油气	植物来源、可生物降解	应用领域较窄
微生物基	快速增长	高浊度废水	工业废水	发酵生产、可规模化	生产成本较高
秋葵/胡芦巴基	实验室阶段	微塑料 80%-93%	待开发	食品级安全、效果优异	尚无商业化产品

5.1 壳聚糖基絮凝剂：最成熟的商业化路线

壳聚糖（Chitosan）来源于虾蟹壳中的甲壳素，是目前商业化最成熟的天然絮凝剂。2025 年全球壳聚糖基絮凝剂市场规模约 2.278 亿美元，占可生物降解絮凝剂市场的 27.2%。

代表企业包括芬兰凯米拉（Kemira Oyj）的 Superfloc 壳聚糖混合物、中国海益华的自主脱乙酰化工艺产品、新加坡 Entoplast 的黑水虻基壳聚糖等。壳聚糖兼具电中和与吸附架桥双重机制，广泛应用于食品加工、采矿、纺织、市政水处理和水产养殖。

5.2 生物质平衡聚丙烯酰胺：大型化工企业的过渡方案

芬兰凯米拉（Kemira Oyj）推出了 Superfloc BioMB，这是全球首个生物质平衡絮凝剂产品线，使用 50% 以上生物基原料，获得 ISCC 认证。该产品可以直接替代传统聚丙烯酰胺，无需改造现有投加基础设施，性能等同传统产品，同时降低碳足迹，满足企业的 ESG 采购要求。

5.3 辣木籽基絮凝剂：正在快速商业化

辣木籽技术是目前最接近微塑料去除商业化应用的植物基路线。代表性项目包括：

MoringaPure HydroSolutions：美国佛罗里达大学创业公司，2026 年 Big Idea 竞赛获奖，产品包括 MEGAFLOW 社区级大容量系统和 MicroPure 便携式个人过滤器
EcoSeed Purifiers：2026 年 James Dyson 奖入围项目，重力驱动三级净水套件，使用辣木籽粉，无需电力，面向灾区和离网社区
Aqua-Pure：巴基斯坦创业公司，辣木籽混凝加竹炭过滤，面向高浊度水处理

5.4 微生物基絮凝剂：中国市场快速增长

中国在微生物基絮凝剂领域发展迅速。青岛海诺生物工程有限公司 2025 年营收达 7.92 亿元，同比增长 22.3%，建成国内首条万吨级微生物胞外聚合物（EPS）连续发酵-膜分离联产线。山东泰和科技股份有限公司 2025 年完成年产 3 万吨聚谷氨酸基絮凝剂产线扩建，江苏富淼科技股份有限公司实现壳聚糖-丙烯酰胺共聚物量产。

5.5 秋葵黏液聚合物：食品级应用成熟，微塑料去除待商业化

秋葵黏液作为食品增稠剂已有成熟市场，主要生产商包括 TIC Gums（Ingredion 子公司）、嘉吉（Cargill）、亚什兰（Ashland）、CP Kelco、凯爱瑞（Kerry Group）、泰莱（Tate & Lyle）、ADM 等。但这些公司尚未推出专门用于微塑料去除的商业化产品，秋葵在微塑料去除领域仍处于实验室研究阶段。

六、技术优势与挑战

6.1 核心优势

植物基絮凝剂相比传统化学絮凝剂具有多重优势：

首先是安全性。植物提取物来源于食品，无毒且可生物降解，不会像聚丙烯酰胺那样分解为有毒单体，避免了二次污染风险。

其次是兼容性。植物基絮凝剂可以直接投入现有的水处理设施，不需要新建基础设施，改造成本低。

第三是成本潜力。秋葵、胡芦巴、辣木籽等原料在热带和亚热带地区广泛种植，成本低廉，且可以利用食品加工副产物，实现资源化利用。

6.2 面临的挑战

从实验室到大规模商业化仍有几个关键障碍需要克服：

一是规模化生产。目前的研究多在实验室 bench-scale 条件下进行，放大到工业规模时，去除率和稳定性可能发生变化。

二是标准化。不同产地、不同季节的植物提取物成分可能存在差异，需要建立标准化的提取工艺和质量控制体系。

三是竞争格局。壳聚糖、生物质平衡 PAM 等技术已经占据先发优势，秋葵基产品需要证明其在微塑料去除方面的独特价值才能获得市场空间。

四是监管认证。作为水处理药剂，需要通过各国环保和卫生部门的安全性认证，这一过程可能耗时较长。

七、对中国企业的机遇与启示

中国是全球最大的塑料生产国和消费国，微塑料污染治理需求迫切。同时，中国在植物提取、生物发酵、水处理设备制造等领域拥有完整的产业链，为植物基絮凝剂的商业化提供了良好基础。

对于中国企业而言，以下方向值得关注：

第一，秋葵和胡芦巴在中国南方广泛种植，原料供应充足。食品加工企业可以探索将秋葵黏液等副产物高值化利用，开发水处理级别的植物多糖产品。

第二，中国在微生物发酵领域已有产业基础，青岛海诺、山东泰和等企业的经验可以为植物基絮凝剂的规模化生产提供借鉴。

第三，"一带一路"沿线国家多位于热带地区，既是秋葵、辣木等原料的产地，也是饮用水安全需求迫切的市场。中国企业可以结合设备出口和技术输出，在东南亚、非洲等地布局分散式植物基水处理解决方案。

第四，微塑料去除是一个新兴细分市场，目前尚无主导企业。率先实现秋葵基或其他植物基微塑料去除产品商业化的公司，有机会建立先发优势和标准壁垒。

研究团队首席研究员

姓名：拉贾尼・斯里尼瓦桑（Rajani Srinivasan）博士

职位：化学副教授，化学、地球科学与物理系系主任

所在机构：塔尔顿州立大学（Tarleton State University）

办公室：Science Building 441E

电话：+1-254-968-1906

邮箱：srinivasan@tarleton.edu

个人主页：faculty.tarleton.edu/srinivasan/

塔尔顿州立大学（Tarleton State University）

名称：塔尔顿州立大学（Tarleton State University）

电话：+1-800-687-8236（免费热线）或 +1-254-968-9125

邮箱：admissions@tarleton.edu

官网：www.tarleton.edu

地址：美国得克萨斯州斯蒂芬维尔市西华盛顿大道 1333 号

（1333 W. Washington, Stephenville, TX 76402, USA）