- 南工大合成生物工程團(tuán)隊(duì)塑料生物降解讓廢棄塑料無(wú)限次回收成為可能
- 發(fā)布日期：2023-05-16
全球科研人員都在使出渾身“解數(shù)”，以解決全球性塑料污染危機(jī)。日前，《自然》期刊報(bào)道了國(guó)內(nèi)外研究人員為解決塑料污染問(wèn)題提出的3種策略及其標(biāo)志性研究成果，南京工業(yè)大學(xué)姜岷教授領(lǐng)銜的合成生物工程團(tuán)隊(duì)在塑料生物降解領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展位列其中。該團(tuán)隊(duì)篩選出20多種塑料降解微生物，讓廢棄塑料的生物降解和無(wú)限次回收成為可能。
生物降解 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收利用
除了通過(guò)經(jīng)濟(jì)懲處或政策杠桿等限塑措施外，塑料處置大致可歸為分類回收再造、焚燒供熱發(fā)電、化學(xué)分解循環(huán)、填埋集中處理等。新舊塑料混合改性再造，會(huì)使塑料成分氧化斷鏈最終導(dǎo)致壽命終結(jié)；焚燒雖快速，但存在二氧化碳和毒性物質(zhì)排放問(wèn)題；化學(xué)循環(huán)分解可將有機(jī)小分子化合物作為新的基礎(chǔ)化工原料，但其投資成本、技術(shù)和環(huán)境要求高;填埋處置會(huì)造成碳資源浪費(fèi)。
酶催化降解可以在溫和條件下將聚合物解聚為單體或低聚物，用來(lái)制造與原生塑料性質(zhì)相同的再生塑料，達(dá)到閉環(huán)回收的目的，使得無(wú)限次地回收塑料成為可能。
該團(tuán)隊(duì)成員周杰副教授通過(guò)合成生物學(xué)對(duì)PET塑料解聚酶進(jìn)行再設(shè)計(jì)，通過(guò)酶法解聚可實(shí)現(xiàn)其完全解聚與循環(huán)利用，杜絕微塑料、微顆粒的產(chǎn)生。目前，此降解方法進(jìn)展順利，原料預(yù)處理、酶制劑生產(chǎn)、原料催化解聚等技術(shù)已進(jìn)入中試驗(yàn)證階段，正在與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化合作洽談。
變廢為寶 合成可降解塑料
長(zhǎng)期以來(lái)，姜岷團(tuán)隊(duì)一直致力于通過(guò)生物降解方法治理環(huán)境問(wèn)題，為發(fā)展低碳、綠色、循環(huán)的生物經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支持。他們通過(guò)混菌體系的合理設(shè)計(jì)和構(gòu)建，將廢棄塑料等轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品，相關(guān)技術(shù)成果被中國(guó)石化集團(tuán)公司應(yīng)用。“用秸稈、工業(yè)廢氣和固體廢棄物為原料制成琥珀酸、丁二酸，既解決了污染問(wèn)題，又使得低附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又祷瘜W(xué)品。”姜岷介紹說(shuō)，琥珀酸具有非常廣泛的用途，可用于合成生物可降解塑料，也可用作食品添加劑、防腐劑、解毒劑和用于合成鎮(zhèn)靜劑、止血藥、抗生素等。
2022年，該團(tuán)隊(duì)信豐學(xué)教授與態(tài)創(chuàng)生物科技(廣州)有限公司合作，布局百萬(wàn)噸級(jí)可降解生物塑料(PSB)項(xiàng)目。PBS是一種在自然界中細(xì)菌或酶的作用下可完全生物降解聚合物，被視為環(huán)境友好型材料中的“潛力股”。按照原料來(lái)源，PBS可分為石油基與生物基兩大類。長(zhǎng)期以來(lái)，全生物基PBS受制于成本問(wèn)題，難以進(jìn)入市場(chǎng)。姜岷團(tuán)隊(duì)在生物基PBS核心原料丁二酸工業(yè)菌株構(gòu)建過(guò)程中省去有氧菌體的培養(yǎng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)一步厭氧，大幅降低成本，使生物基PBS的成本直接追平石油基PBS。此外，他們還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)1千克丁二酸固定0.37千克的二氧化碳。“努力讓合成生物模式改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，為構(gòu)建綠色低碳經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)力量。”態(tài)創(chuàng)生物創(chuàng)始人兼CEO張志乾說(shuō)。
