能否制造这样一种物质,既具有像传统塑料一样优异的聚合物性质,又可以很容易被微生物降解为单体?国际生物聚酯学界为此努力了数十年。
从海藻培植中找到新碳源
解决塑料垃圾泛滥的唯一方法是生物塑料替代,它不使用石油,降解速度快。但一般来说,生物塑料也有环境代价,培育生物基质需要肥沃的土壤和淡水,然而许多国家并不具备这样的资源。
在以色列特拉维夫大学环境和地球科学分院,亚历山大·古尔伯格博士和化学学院迈克尔·古辛教授合作的这项新成果,使用一种地中海野生型微生物,在模拟海藻水解产物培养基中生成一种名为聚羟基脂肪酸酯(PHA)的聚合物,这种聚合物制成的生物塑料,其产生的垃圾废物不仅零毒性,还可变成营养物质被微生物分解利用,并回馈到自然环境中。但利用微生物和藻类生产可生物降解塑料,目前仍面临着诸多挑战,包括对葡萄糖纯碳源的依赖、有机替代品对生产不同类型PHA的技术要求、在下游加工过程中产生的污染以及可能大量使用溶剂等。
“用海水来培植藻类,这个想法是不错的,海洋面积大,海带等大型藻类长得也比粮食快。”陈国强教授介绍,这项成果的创新之处在于找到一种新的生物聚酯碳源。
在我国,使用玉米、马铃薯、木薯等作为基质合成的生物聚酯性能已接近传统塑料制品,并获得欧洲一些厂商的认可。“我们研制的生物塑料产品甚至可供动物食用。”陈国强说,依靠传统生物学的知识储备,借助基因合成、测序、系统生物学、生物信息学等技术的进展,最新研究让PHA结构不断发展变化,可满足于各种应用,除用于包装材料、农膜、纤维、生物燃料等外,PHA在药品、化妆品、动物饲料等方面的市场前景也非常广阔。