海外可降解科研放大招：細(xì)菌分解PET，海藻造生
導(dǎo)讀
· 采用細(xì)菌分解PET可省去分選環(huán)節(jié)，提高回收效率；
· 海藻造可降解生物塑料薄膜，可減少對(duì)可食用食物來源的依賴。
如何讓塑料更高效地進(jìn)行降解處理，已是不少國(guó)家地區(qū)都在關(guān)注的熱點(diǎn)話題。除了在中國(guó)大熱的可降解生物塑料外，海外的科研人員也在加快塑料可降解的研發(fā)創(chuàng)新。
無需分選，細(xì)菌就可降解PET
以色列本·古里安大學(xué)的研究人員正在研究細(xì)菌的生物降解作用——一種更簡(jiǎn)單、更環(huán)保的方法來分解和回收PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）。PET是食品飲料包裝和紡織產(chǎn)品中最常見的一種塑料。
據(jù)介紹，早在去年11月，本·古里安大學(xué)旗下的BGN T技術(shù)公司與葡萄牙Ecoibéria公司簽署了一項(xiàng)研究合作協(xié)議，以研究和證明PET細(xì)菌生物降解的有效性。
項(xiàng)目的研究結(jié)果可能會(huì)簡(jiǎn)化目前使用的繁瑣的塑料回收過程，即從回收箱中收集塑料瓶，然后按類型和顏色進(jìn)行分離，然后研磨成小塊，熔化成原材料和纖維薄片。
01從微生物分解碳鏈得到啟發(fā)
本•古里安大學(xué)生物技術(shù)工程系的Ariel Kushmaro教授表示，微生物會(huì)分解有機(jī)物——碳鏈，比如糖或蛋白質(zhì)，而塑料、聚乙烯和PET也是由碳鏈組成的，“因此我們可以準(zhǔn)備一種‘富集培養(yǎng)物’——多年來被塑料或PET污染的土壤含有的原始細(xì)菌群。”Kushmaro教授說。
值得注意的是，聚乙烯由于其高度穩(wěn)定的碳-碳鍵而被認(rèn)為是不可生物降解的物質(zhì)。因此，它的細(xì)菌分解必須在實(shí)驗(yàn)室中人工促進(jìn)。
“除了細(xì)菌，我們還添加了我們希望它們分解的物質(zhì)，讓它們工作幾個(gè)星期。經(jīng)過幾次嘗試，我們發(fā)現(xiàn)了一種微生物，它在生長(zhǎng)過程中利用聚乙烯作為碳和能源。庫什馬羅解釋說，“這些細(xì)菌可以處理這些聚合物。”
而為了讓細(xì)菌生物降解塑料聚合物中的碳鍵，必須在無碳環(huán)境中生長(zhǎng)，這樣細(xì)菌就別無選擇，只能消耗塑料中唯一可用的碳才能生存。“當(dāng)然，僅僅為細(xì)菌提供碳鏈?zhǔn)遣粔虻摹Ｎ覀儽仨毥o他們各種添加劑，比如氮和磷的來源，使他們更容易進(jìn)行分解。”Kushmaro教授補(bǔ)充道。
Kushmaro及其研究團(tuán)隊(duì)最終發(fā)現(xiàn)了幾種能夠在土壤樣本中成功降解聚乙烯微塑料的細(xì)菌。研究小組表示在30天內(nèi)，僅僅通過細(xì)菌的分解活動(dòng)，土壤的重量就減少了10%到20%，細(xì)菌在呼吸過程中釋放出二氧化碳。”
Kushmaro及其研究團(tuán)隊(duì)與專門從事PET瓶回收的Ecoibéria公司進(jìn)行這一項(xiàng)目的合作，包括在以色列進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，研究細(xì)菌如何分解PET，以及中間副產(chǎn)品是否可以分離并用作塑料工業(yè)的原料。
不過，即使這項(xiàng)試驗(yàn)獲得成功，那么這項(xiàng)技術(shù)依然需要2-3年的額外研發(fā)才能應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境。
02回收效率更高
“今天，如果你想有效地回收，就必須把水瓶和奶瓶、洗發(fā)水容器等分開。”以色列海法大學(xué)（the University of Haifa）研究微塑料的Noam van der Hal博士說，“將不同類型的塑料相互分離增加了回收的復(fù)雜性。”
“事實(shí)上，要把塑料制品回收到原來的質(zhì)量和性能水平是非常困難的。現(xiàn)在，我們不是把瓶子回收成瓶子，而是把它回收成游樂場(chǎng)的地板、長(zhǎng)凳或建筑材料。因此，它不是完全意義上的循環(huán)利用。” Kushmaro解釋道。
Kushmaro認(rèn)為，生物分解得到的產(chǎn)品是原始原料。“我們與Ecoibéria一起來推進(jìn)這個(gè)項(xiàng)目研究，將PET片將分解成原材料，這樣產(chǎn)品就可以原材料的形式銷售。這一想法是微生物或酶將分解分子聚合物鏈，以便從混合物中提取干凈的原材料，并像傳統(tǒng)工業(yè)做法那樣復(fù)制PET。” Kushmaro說。
那么，這種新工藝在經(jīng)濟(jì)上可行嗎？Kushmaro認(rèn)為，生物降解比熱回收或化學(xué)回收便宜得多，使其在原材料市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
“他們正在尋找能夠改善回收利用的整體解決方案。這也與歐洲市場(chǎng)的環(huán)境趨勢(shì)有關(guān)，歐洲市場(chǎng)鼓勵(lì)投資于減少環(huán)境污染的‘綠色’項(xiàng)目。我們的研究是這一趨勢(shì)的一部分。” Kushmaro強(qiáng)調(diào)。
海藻生物塑料薄膜：只需陽光就可降解
印度國(guó)家海洋技術(shù)研究所（NIOT）利用海洋海藻和PEG-3000開發(fā)了一種生物塑料薄膜，這將對(duì)限制不可生物降解塑料的使用產(chǎn)生巨大影響，并改變塑料行業(yè)的游戲規(guī)則。
據(jù)介紹，這款生物塑料薄膜在環(huán)境中安全分解，不會(huì)留下任何毒性。生物塑料薄膜的物理力學(xué)性能與常規(guī)塑料的性能相當(dāng)。
NIOT的科學(xué)家們?cè)诼{灣地區(qū)種植長(zhǎng)心卡帕藻（Kappaphycus alvarezii），將海藻加工之后加入增塑劑聚乙二醇（PEG）-3000來生產(chǎn)生物塑料薄膜，以獲得更高的拉伸強(qiáng)度。PEG是一種無毒、環(huán)保的聚合物，主要用于提高聚合物的熱塑性，在醫(yī)藥領(lǐng)域常用于制備乳膏和分散劑。
目前的NIOT研究結(jié)果表明，生物塑料聚合物可以在短時(shí)間內(nèi)自然降解而不產(chǎn)生任何有毒廢物。這些也可以通過普通的食物垃圾收集機(jī)制進(jìn)行處理。這項(xiàng)研究表明，利用這些海藻進(jìn)行生物塑料的商業(yè)化生產(chǎn)將在未來成為游戲規(guī)則的改變者。
事實(shí)上，紅藻（kappaphycusalvarezii）是一種海藻，是卡拉膠和其他產(chǎn)品的重要商業(yè)來源，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用。這些藻類是高度膠狀的，只需利用陽光就可以在短時(shí)間內(nèi)（45天）廉價(jià)生長(zhǎng)，不需要淡水或化學(xué)品。
它們也是聚合物的潛在來源，類似于陸地植物基聚合物，可用于制造食品包裝和運(yùn)輸袋，有利于良好的透氧和透濕性。而透氧性和透濕性是新鮮農(nóng)產(chǎn)品包裝的兩項(xiàng)基本參數(shù)。NIOT的科學(xué)家建議，在替代有害塑料方面，紅色海藻可能是環(huán)境救星。
特別在印度這樣的人口大國(guó)，每年的塑料包裝消費(fèi)量爆棚，生物可降解薄膜將有助于減少隨意丟棄的塑料包裝對(duì)環(huán)境的危害影響。
資料來源：israel21c.org及印度科學(xué)報(bào)
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