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发现新的细菌可生产可降解生物塑料,禁塑令以后人类的新希望?

2020-12-21 09:57410

       今年事情非常多,还有一件关乎人们日常生活的事情,本月底长达12年的“限塑令”将升级为“禁塑令”,一次性塑料袋的使用将从“有偿使用”变成“禁止使用”。

       污泥是一个主要的环境问题,拿美国举例,每年产生七百万吨的污水和污泥。这些废物的一部分最终被重新用作粪肥和其他土地用途,但大多数污泥被处置在垃圾填埋场。

       研究小组发现,在红树林中发现的反硝化细菌ZD1可以消耗污泥和废水,并产生聚羟基丁酸盐。聚羟基丁酸酯是一种生物高聚物,可以取代石油基塑料。ZD1提供了一种降低生物塑料生产上游成本的方法。

       这一发现向创造具有价格竞争力的生物塑料迈出了一步。用于培养产生生物聚合物细菌的原材料价格占生产生物塑料总生产成本的25%至45%。如果研究人员开发出一种更便宜、更容易获得的替代资源,这种成本可以大大降低。这种资源存在于细菌中。

       聚羟基丁酸酯是一种新兴的生物塑料。当环境中营养物质不平衡时,自然界中有几种细菌会产生这种物质。这种聚合物作为细菌的补充能量储备,类似于动物体内的脂肪沉积。丰富的碳源和加上氮、磷或氧的耗竭的环境,会导致细菌不规则地消耗碳源并产生聚羟基丁酸盐作为应激反应。

       一种迫使细菌制造聚羟基丁酸的培养基是粗甘油,它是生物柴油制造过程中的副产品。粗甘油含有丰富的碳,不含氮。这是制造生物塑料的一种合适的原材料,但它含有的杂质可能会阻止细菌的生长。废水污泥含有与粗甘油相同的脂肪酸和盐类。脂肪酸对细菌生长和聚羟基丁酸生产的影响还有待研究。

       反硝化细菌ZD1的自然栖息地是红树林的咸水,这也是本研究选择ZD1的原因。研究小组测试了细菌在纯甘油中生长和产生聚羟基丁酸的能力。他们用其他已知能产生聚羟基丁酸的细菌菌株重复了同样的实验。

       反硝化细菌ZD1在纯甘油环境中生长旺盛,在无水条件下,聚羟基丁酸酯的产量与其重量成比例最大。研究小组测试了反硝化细菌ZD1在含盐和脂肪酸的甘油中生成聚羟基丁酸盐的生长和能力。即使在这种条件下,反硝化细菌 ZD1也能产生聚羟基丁酸。

       该团队在高强度合成废水和废水活性污泥样品中重复了实验。他们发现,细菌仍然能够产生聚羟基丁酸,但数量低于粗甘油。

       通过利用ZD1对盐环境的耐受性,科学家可以避免使用昂贵的灭菌过程来分离这种细菌,而这个过程通常是在处理其他细菌菌株时一般是必须的。

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