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〔中國化工報〕讓廢棄塑料無限次回收成為可能——南工大合成生物工程團隊塑料生物降解攻關記
時間：2023-05-16
來源：中國化工報
作者：楊芳
攝影： 編輯：王小軒
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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。日前，《自然》期刊報道了國內(nèi)外研究人員為解決塑料污染問題提出的3種策略及其標志性研究成果，南京工業(yè)大學姜岷教授領銜的合成生物工程團隊在塑料生物降解領域取得的突破性進展位列其中。該團隊篩選出20多種塑料降解微生物，讓廢棄塑料的生物降解和無限次回收成為可能。
生物降解 實現(xiàn)閉環(huán)回收利用
“除了通過經(jīng)濟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、化學分解循環(huán)、填埋集中處理等。”姜岷介紹說，新舊塑料混合改性再造，會使塑料成分氧化斷鏈最終導致壽命終結(jié)；焚燒雖快速，但存在二氧化碳和毒性物質(zhì)排放問題；化學循環(huán)分解可將有機小分子化合物作為新的基礎化工原料，但其投資成本、技術和環(huán)境要求高;填埋處置會造成碳資源浪費。
“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，用來制造與原生塑料性質(zhì)相同的再生塑料，達到閉環(huán)回收的目的，使得無限次地回收塑料成為可能。”團隊成員董維亮教授表示，研究團隊在垃圾填埋場、森林和海洋中篩選出20多株能夠分解聚氨酯(PU)的微生物，并在挖掘改造關鍵的塑料解聚酶。這些微生物和酶在兩三天內(nèi)，能將90%以上的PU降解，推動了塑料酶催化解聚技術的發(fā)展。
對“白色污染”家族中另一支脈聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的降解，目前主要通過物理方法進行降級利用，如制作滌綸衣服等；化學工程方法可以煉制出對苯二甲酸、乙二醇等單體，進而進行同級循環(huán)。該團隊成員周杰副教授通過合成生物學對PET塑料解聚酶進行再設計，通過酶法解聚可實現(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，此降解方法進展順利，原料預處理、酶制劑生產(chǎn)、原料催化解聚等技術已進入中試驗證階段，正在與相關企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化合作洽談。
變廢為寶 合成可降解塑料
長期以來，姜岷團隊一直致力于通過生物降解方法治理環(huán)境問題，為發(fā)展低碳、綠色、循環(huán)的生物經(jīng)濟提供技術支持。他們通過混菌體系的合理設計和構(gòu)建，將廢棄塑料等轉(zhuǎn)化為有用化學品，相關技術成果被中國石化集團公司應用。“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，既解決了污染問題，又使得低附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又祷瘜W品。”姜岷介紹說，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，該團隊信豐學教授與態(tài)創(chuàng)生物科技(廣州)有限公司合作，布局百萬噸級可降解生物塑料(PSB)項目。PBS是一種在自然界中細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”。按照原料來源，PBS可分為石油基與生物基兩大類。長期以來，全生物基PBS受制于成本問題，難以進入市場。姜岷團隊在生物基PBS核心原料丁二酸工業(yè)菌株構(gòu)建過程中省去有氧菌體的培養(yǎng)過程，實現(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)濟貢獻力量。”態(tài)創(chuàng)生物創(chuàng)始人兼CEO張志乾說。
2023年5月15日《中國化工報》2版：http://mpaper.ccin.com.cn:81//pc/article.do?aid=2292024&code=437393&phone=15077868235
2023年5月15日《中化新網(wǎng)》：http://www.ccin.com.cn/detail/492932a70079ec3184ee85a9fe4874a0/news
