将细菌变成塑料

“微生物是一个很奇妙的东西,是很多生产环节的中坚力量,利用得当,可以生产许多材料、化学药品、燃料,而且都是环境友好型的产品。”清华大学生命科学学院微生物实验室(以下简称实验室)主任陈国强在接受《中国科学报》记者采访时表示。

近日,记者走进这所于1986年成立的实验室,这里的科研人员从事的是以微生物为基本原料的生物化工技术研究,这些技术并没有都停留在实验阶段,不少早已得到产业化应用。

经历转型

1994年,陈国强来到微生物实验室,担当主任一职。

由此,实验室开始转向以微生物生物聚酯“聚羟基脂肪酸酯”科研为主,并进入快速发展期,从二元酸研究发展到以分子生物学和基因工程为基础,工业微生物学为支柱,基础研究和应用开发为最终目的的综合实验室。

实验室的研究人员组成,也从单一的微生物专业人员发展到有分子生物学、微生物学、化学、高分子科学和材料科学等专业的多学科队伍。

如今,实验室研究的课题主要是微生物法合成新型材料、手性药物中间体的微生物合成和微生物合成材料的组织工程应用等。这些课题培养了多位能掌握从分子生物学基础出发,到发酵生产工艺建立和产品回收等技能的专业人才。

这里的科研人员利用基因工程、代谢工程,以及合成生物学的方法,得到了很多可以制造不同类型材料的微生物菌种。

陈国强谈到:“我们也与工业界开展合作,使用菌种生产不同类型的材料。国内现在大部分生物聚酯方面的材料,使用的是我们实验室的技术。”

最初的合作研究发展

实验室初期经历过困难时期。陈国强谈到,在2000年以前,实验室得到的科研经费非常少,也正是在那时,与企业的应用开发成为获得研究经费的主要手段。

1997年左右,美国宝洁公司希望实验室能提供一项制造聚羟基脂肪酸酯PHA共聚物的技术。这是一种利用微生物合成技术生产的高分子生物材料,通俗而言就是一种环保塑料,材料的名字叫3-羟基丁酸和3-羟基己酸的共聚物,简称PHBHHx。那时还没有人能够大规模生产这种材料。

在那之前,宝洁生产的产品每年要产生上百万吨塑料废品。这些塑料都是石油化工所制,由于不可降解性会对环境造成污染。他们期望利用PHBHHx制成产品外包装,从而减轻环境压力。

“那是我们实验室第一次做技术转化,开发出了一个菌种,当时还拿到广东的一个发酵厂去做发酵。”陈国强谈到。PHA的优点是生物可降解,利用的是可持续发展的原料,比如淀粉、纤维素材料、脂肪酸等来做发酵原料,培养细菌,通过一定的制备工艺生产出PHA。

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G-Gho:发展新技术促进塑料降解

新浪财经讯 2010年9月17日,由欧美同学会企业家联谊会、中国大学生环境教育基地主办的首届超融低碳经济高峰论坛在北京人民大会堂召开,本届论坛的主题是“世界的未来 结构的调整”。新浪财经全程直播本次论坛,图为EPI集团主席兼首席执行官约瑟夫-G-Gho演讲。

约瑟夫·G·Gho:很荣幸到这来,大家知道塑料(10460,45.00,0.43%)可以回收利用,现在我们要给大家使用这些灵活的塑料,它的生命周期比较短,但是在自然环境存在的时间比较长。从1950年到现在大概10亿吨的塑料在自然环境中。

塑料用起来比较方便,成本比较低,但是坏处是降解时间长。所以我们在想一个解决方式,就是环境的解决方式。我们要通过氧化方式促进降解。

我们降解塑料有两种,第一个是通过氧化工业进行降解。第二个,以氰基的塑料降解,以水为媒介。但是这两种技术,降解和生物降解都是会释放出二氧化碳,需要水,需要其他的能源,我们都知道,BLA,是一种氰基的塑料,主要是从食物产品提取出来的,比如像甘蔗、玉米(1990,18.00,0.91%),当然除了食物之外,还可以提取塑料。氰基的技术已经有了50多年的历史,美国用于农业中,因为美国的玉米产量非常高,美国给一定的补贴来发展这种技术。

近年来,技术投资超过40至50亿美元,而且在继续增加。所以我们知道这种技术是成本回报率很高的,但是成本也非常高,而且有自己的局限性,所以作为一种产业来说,并没有大规模的使用。

说到水的循环利用,这都会导致环境的问题,所以我们必须要找大一种个性性经济上成本也是合理的解决方式,因此我们必须想想,今天我们可以做一些什么。我们没有终极的解决方式,但是我们利用现有的资源,尽可能的保护环境。

这里大家看到了,塑料整个循环的过程,这就是我们今天怎么样减少每个人使用的塑料。我们可以用塑料如气泡膜来制造一些可以重新使用循环利用的产品。

在不同的环境中,不同的土地土壤类型中,我们抛弃这些塑料产品以后,这些塑料就会进入生态系统,也就是我们使用塑料的时候,就要承担生态责任。所以我们就说塑料的产品必须达到降解要求。是可分解的,或者说可生物分解的。我前面提到了我们的产品,现在在日常的使用中都是一次性的,我们可以看到牛奶盒,使用寿命就一个星期,在自然中降解需要上百年的时间,而我们使用新的技术把它分解成水和碳就需要三年的时间。还有之前通过氧化技术不能降解的产品,我们心里可以降解了。

我们的购物袋和气泡袋,如果有IDDA成份的话,我们可以看到,在33天以后,就已经出现了高度的降解,45天进一步降解,而且经过一段时候以后就会降解成为水和碳。

谈了经济以后,我们再讲讲未来是什么样的,因为塑料跟其他的材料的产品相比,非常便宜,而且在塑料产品的添加剂成本也是比较低的。这些添加剂使得塑料产品如气垫膜更易于降解,成为也不高。当然除此以外,使用新技术的产品也有其他的好处,比如可以循环利用,生命周期是可以控的,质量性能也不错,可以使用现有的设备生产这些产品,在全球很多大公司都使用了这种新产品和技术。

下面几页给大家简单的看一下,这里就是我们的新技术新产品应用的利用。可以制造可降解和生物降解的生物成本在超市中。我们看到现在的包装,有很多的塑料包装,塑料产品,这里我想谈一谈,我们在垃圾清道场的恢复。我们垃圾清道场的使用已经有很长的时间。就说在掩埋垃圾的时候,我们用大量的土壤,这会对环境产生影响,所以生态的恢复需要很长的时间。所以我们应该采取更好的方式,不要先掩埋再处理它,而是现在就着手解决,这可以节省空间。所以,我们在垃圾掩埋的时候,用土壤掩埋垃圾。

下面都是一些大的公司,全球性的公司正在应用新的技术和我们合作,我们也希望,在中国,在地方,在中国政府的层面都可以重视这种技术,为人们服务,为环境服务,为所有的人服务,谢谢!