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用海洋支持的合成生物塑料来阻止“白色污染”不是一个梦想
浏览: 发布日期:2019-03-09

   在过去的50年里,世界已经留下了70亿吨塑料废物,被称为“白色污染”。"。 塑料垃圾对海洋的污染最为明显。。 根据《科学》杂志的报道,每年有800万吨塑料被冲到海里。。 更可怕的是,它们产生的大量塑料颗粒通过海鲜、海盐和其他方式进入人体,对健康造成极大危害。。 破解“白色污染”的危害一直是全世界科学家的一个重要方向。。

   最近,外国媒体报道以色列特拉维夫大学使用最新技术生产生物塑料聚合物。 这个过程不需要土地和淡水,而是来自以海藻为食的微生物。 它是可生物降解的,可以产生零毒性废物,并且可以回收成有机废物。。 这有什么样的生物技术背景 国内发展一彩娱乐网站前景如何? 《科学技术日报》的记者通过一系列问题采访了相关科学家。

   石化塑料一旦合成就很难降解。

   普通塑料聚酯是以不可再生石油为原料,多元醇和多元酸缩聚而成的。由于其方便、耐用、防水等特点和低廉的价格,被广泛使用。

   2018年国际生物聚酯会议主席、清华大学合成和系统生物学中心主任陈国强教授告诉《科学日报》,目前只有1。世界上每年生产5 %的一次性塑料产品。在2亿吨中,只有10 %被回收,另外12 %被焚烧,超过70 %被丢弃到土壤、空气和海洋中。

   在中国,每年只有35万吨农用薄膜残留在土壤中,残膜率为42 %。大量农用薄膜仍留在0 - 30cm的农田里,对农业生产和食品安全构成了巨大威胁。塑料废料造成的“白色污染”如此严重的最重要原因是塑一彩娱乐 料的化学性质。塑料是由单体聚合形成的高分子聚合物,如聚乙烯和聚苯乙烯。与其他废物不同,环境中的分解微生物不能消化和降解塑料中连接单体的化学键,因此它们不能再分解成单体形式。换句话说,一旦合成了塑料,就没有“回头路”。

   这种物质不仅像传统塑料一样具有优异的聚合物性能,而且很容易被微生物降解成单体? 为此,国际生物聚酯领域几十年来一直在努力工作。

   从海藻养殖中寻找新的碳源

   解决塑料废弃物溢出的唯一方法是取代生物塑料,生物塑料不使用油,降解速度快。然而,一般来说,生物塑料也有环境成本。培养生物基质需要肥沃的土壤和淡水。然而,许多国家没有这种资源。

   在以色列特拉维夫大学的环境和地球科学分部,亚历山大·古尔伯格博士和化学学院的迈克尔·古辛教授就这一新成就进行了合作。一种地中海野生型微生物被用来在模拟海藻水解物培养基中产生一种叫做多羟基脂肪酸酯( PHA )的聚合物。由这种聚合物制成的生物塑料不仅无毒,而且可以转化成营养物质,被微生物分解和利用,并反馈到自然环境中。然而,微生物和藻类生产可生物降解塑料仍然面临许多挑战,包括对葡萄糖纯碳源的依赖、生产不同类型PHA的有机替代品的技术要求、下游加工中产生的污染以及可能大量使用溶剂等。

   “用海水培养藻类是个好主意。海洋面积很大,海带和其他大型藻类的生长速度比谷物快。陈国强教授表示,这项成就的创新在于找到了一种新的生物聚酯碳源。

   在我国,以玉米、马铃薯和木薯为原料合成的生物聚酯的性能接近传统塑料产品,并已被一些欧洲制造商认可。“我们开发的生物塑料甚至可以被动物吃掉。陈国强说,依靠传统生物学的知识储备以及基因合成、测序、系统生物学、生物信息学和其他技术的进步。除了用于包装材料、农用薄膜、纤维、生物燃料等,PHA在医药、化妆品、动物饲料等领域有着非常广阔的市场前景。

   一彩娱乐注册以藻类为原料仍然是一个新概念。

   基于包括中国科学家在内的先进成就,古尔伯格和他的合作者在国际著名期刊《生物资源技术》上表示,廉价和可获得的底物的缺乏阻碍了PHA的大规模生产。他们使用大型藻类,主要基于这些藻类可以获得PHA生产的碳基质。在海洋中,绝大多数藻类,包括海带、红藻和褐藻,都有这种能力。然而,由于藻类的繁殖,也会导致水体富营养化,其管理是一个大问题。因此,他们将重点放在一种绿色的巨型藻类上,这种藻类不仅具有修复水环境的功能,还可以用于生产PHA,有望为生物聚酯的生产提供可持续的解决方案。

   他们最初筛选了7种藻类,它们具有不同的PHA合成生产潜力。通过试验组合,绿藻组合物获得了最大PHA产率。他们还研究了不同浓度的水解产物对PHA的影响,并确定了新合成的PHA的结构特征。发现结果与以前报道的使用其他碳源作为底物的结果相同。研究结果证明,近海生长的海藻可以成为生物聚合物长期生产的可持续和环境友好的替代品,并且在实验演示过程中没有淡水用于PHA生产,这表明扩大可持续过程规模的可能性,这是生物加工和生物精炼技术发展的一个进步。

   然而,陈国强教授认为这仍然是一个新概念。大规模生产需要20到30年才能实现。很难实现低至聚乙烯的成本控制。此外,在海洋中收集藻类的成本相对较高。

   中国“蓝水生物技术”进程完成试点测试

   陈国强教授说,生物工业比传统的化学工业有明显的优势。大多数生物反应需要相对温和的条件,并且不需要苛刻的条件,例如高温和高压。使用的原料和代谢废物对环境无害。因此,生物聚酯的研究在世界范围内发展迅速。中国在可生物降解塑料的基础研究和产业化方面取得了快速进展,尤其是生物聚酯,如聚乳酸( PLA )、多羟基脂肪酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯( PBAT )和二氧化碳共聚物( PPC ),并领先于国际同行。

 一彩娱乐主管  据报道,清华大学生命科学学院发起的“下一代工业生物技术”已于2017年12月完成PHA工业生产的中试,实现了非杀菌、开放式连续发酵和低成本PHA批量生产的能力。为了实现这项技术的快速产业化,在清华大学的支持下,北京蓝晶微生物技术有限公司的研发团队。有限公司。开发了一种基于嗜盐微生物的低成本生产技术——“蓝水生物技术”,它彻底改变了PHA的合成工艺,中试生产基地也已经建成并投入运行。据估计,PHA在中国的成本将继续下降,市场份额将在未来5年大幅增加。

   中国的“蓝水生物技术”一方面可以实现不灭菌的开放式连续发酵,降低灭菌过程中的能耗及其带来的复杂操作和劳动力成本,实现高效生产;另一方面,嗜盐微生物的培养需要含有高浓度盐的基质培养基,这意味着海水可以用来替代淡水资源,从而避免水资源问题。。此外,没有灭菌也意味着生物反应器不需要使用不锈钢材料来承受高温和高压蒸汽,可以使用塑料或陶瓷等材料,从而降低设备成本。目前,世界上第一个5吨塑料生物反应器已经组装和运行,但市场仍然面临许多挑战。

   陈国强教授表示,虽然工业技术日益成熟。

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