全球每年产生4亿吨塑料垃圾。其中1900万吨到2300万吨的塑料垃圾进入了水生生态系统，剩下的则进入了地下。另外，每年还产生9200万吨布料废料。

　　化学名誉教授查拉·库马尔(Challa Kumar)“受够了”人们不断向环境中排放的大量有毒废物，觉得有必要做点什么。作为一名化学家，做一些事情意味着利用他的专业知识来开发新的、可持续的材料。

　　库马尔说:“每个人都应该考虑在任何可能的地方用天然材料取代化石燃料材料，以帮助我们的文明生存。”“房子着火了，我们等不及了。如果房子着火了，你开始挖井——这是行不通的。是时候往房子上浇水了。”

　　库马尔开发了两项技术，分别使用蛋白质和布料来制造新材料。康涅狄格大学的技术商业化服务(TCS)已经为这两项技术申请了临时专利。

　　受大自然构建各种功能材料的能力的启发，库马尔和他的团队开发了一种生产连续可调无毒材料的方法。

　　“化学反应是我们唯一的障碍，”库马尔说。“如果我们了解蛋白质化学，我们就可以制造出像钻石一样坚固或像羽毛一样柔软的蛋白质材料。”

　　第一个创新是将自然产生的蛋白质转化为类似塑料的材料。Kumar的学生Ankarao Kalluri是23岁的博士，参与了这个项目。

　　蛋白质的表面有“反应基团”，可以与接触到的物质发生反应。库马尔和他的团队利用他对这些基团如何工作的了解，利用一种化学连接将蛋白质分子结合在一起。

　　这个过程产生了二聚体——由两种蛋白质组成的分子。从那里，二聚体与另一个二聚体结合形成四聚体，以此类推，直到它成为一个大的3D分子。这种3D技术是独一无二的，因为大多数合成聚合物都是线性链。

　　这种新颖的3D结构使这种新型聚合物具有塑料的特性。就像构成它的蛋白质一样，这种材料可以拉伸、改变形状和折叠。因此，该材料可以通过化学来定制各种特定的应用。

　　与合成聚合物不同，由于库马尔的材料是由蛋白质和一种生物连接化学物质制成的，所以它可以生物降解，就像植物和动物的蛋白质一样。

　　库马尔说:“大自然通过破坏蛋白质中的酰胺键来降解蛋白质。”“它有处理这种化学反应的酶。我们的材料中也有相同的酰胺键。因此，在生物学中起作用的酶也应该对这种材料起作用，并自然地进行生物降解。”

　　在实验室里，研究小组发现这种材料在酸性溶液中几天内就会降解。现在，他们正在调查如果他们把这些材料埋在地下会发生什么，这是许多消费后塑料的命运。

　　他们已经证明，这种蛋白质基材料可以制成各种类似塑料的产品，包括咖啡杯盖和透明薄膜。它还可以用来制造防火屋顶瓦片，或更高端的材料，如车门、火箭锥尖或心脏瓣膜。

　　这项技术的下一步是继续测试它们的机械性能，比如强度或柔韧性，以及毒性。

　　库马尔说:“我认为我们需要有社会意识，我们不能把有毒的材料排放到环境中。”“我们就是做不到。我们必须停止这样做。我们也不能使用来自化石燃料的材料。”

　　库马尔的第二项技术使用了类似的原理，但它使用的不是蛋白质，而是用天然纤维增强的蛋白质，特别是棉花。

　　库马尔说:“由于时尚行业的快速变化，我们每年都会产生大量的纺织废料。”“那么，为什么不利用这些废物来创造有用的材料——变废为宝呢?”

　　就像类似塑料的蛋白质材料(被称为“Proteios”，源于原始希腊语)一样，库马尔希望由蛋白质和天然纤维制成的复合材料能够生物降解，而不会产生有毒废物。

　　在实验室里，库马尔以前的学生、博士生阿德凯耶·达米洛拉用蛋白质-织物复合材料创造了许多物体，包括小鞋子、桌子、鲜花和椅子。这种材料含有纺织纤维，作为蛋白质的连接剂，而不是库马尔用于蛋白质基塑料的交联化学物质。

　　交联使这种新型材料能够承受放在椅子或桌子上的重量。纤维和蛋白质之间的天然亲和力是为什么很难从衣服上去除食物污渍的原因。同样的吸引力也会产生坚固的蛋白质织物材料。

　　虽然库马尔的团队到目前为止只研究了棉花，但他们预计其他纤维材料，如大麻纤维或黄麻，由于它们与棉花固有但共同的化学特性，也会有类似的表现。

　　“这种蛋白质自然地附着在蛋白质表面，”库马尔说。“我们利用这种理解说，‘嘿，如果它和棉花结合得这么紧密，我们为什么不用它来做一种材料呢?’”它起作用了，效果惊人。”