在过去的50年里，全球留下了70亿吨塑料渣滓，被称为“白色污染”。塑料渣滓对海洋的污染最为明显。据《科学》杂志报道，每年有800万吨的塑料被冲入大海。更可怕的是它们所产生的大量塑料微粒，经过海产品、海盐等途径进入人体，形成宏大的安康危害。破解“白色污染”之害，不断是全球科学家努力的重要方向。

近日国外媒体报道称，以色列特拉维夫大学用最新的工艺技术，研讨制造出一种生物塑料聚合物，这个过程不需求土地和淡水，而是源自以海藻为食的微生物，具有生物可降解性，可以产生零毒性渣滓，并可回收成为有机废物。这有什么样的生物技术背景?国内开展前景如何?带着一系列问题，科技日报记者采访了相关科学家。

   石化塑料一旦合成难以降解 POM日本宝理

   普通塑料聚酯，是以不可再生的石油为原料，由多元醇和多元酸缩聚而成。由于其便当、耐用、防水等特性以及低廉的价钱，应用十分普遍。

   2018国际生物聚酯大会(ISBP)主席、清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授向科技日报记者引见，目前全球每年仅一次性塑料制品就达1.2亿吨，其中仅有10%被回收应用，另外约12%被燃烧，超越70%被丢弃到土壤、空气和海洋中。

   在我国，土壤中仅每年残留的农膜就高达35万吨，残膜率42%。大量农膜残留在农田0—30厘米的耕作层中，给农业消费和食品平安带来了宏大的要挟。塑料渣滓所形成的“白色污染”之所以如此恶劣，最重要的缘由在于塑料的化学性质。塑料是由单体所聚合构成的聚乙烯、聚苯乙烯等高分子聚合物，不同于其他渣滓，环境中的合成者微生物不能消化降解塑料中衔接单体的化学键，因而无法将其重新合成为单体方式。换句话说，塑料一旦合成，就再无“回头路”。

能否制造这样一种物质，既具有像传统塑料一样优良的聚合物性质，又能够很容易被微生物降解为单体?国际生物聚酯学界为此努力了数十年。

   从海藻扶植中找到新碳源 PC科思创

   处理塑料渣滓众多的独一办法是生物塑料替代，它不运用石油，降解速度快。但普通来说，生物塑料也有环境代价，培育生物基质需求肥美的土壤和淡水，但是许多国度并不具备这样的资源。

   在以色列特拉维夫大学环境和地球科学分院，亚历山大·古尔伯格博士和化学学院迈克尔·古辛教授协作的这项新成果，运用一种地中海野生型微生物，在模仿海藻水解产物培育基中生成一种名为聚羟基脂肪酸酯(PHA)的聚合物，这种聚合物制成的生物塑料，其产生的渣滓废物不只零毒性，还可变成营养物质被微生物合成应用，并回馈到自然环境中。但应用微生物和藻类消费可生物降解塑料，目前仍面临着诸多应战，包括对葡萄糖纯碳源的依赖、有机替代品对消费不同类型PHA的技术请求、在下游加工过程中产生的污染以及可能大量运用溶剂等。

  “用海水来扶植藻类，这个想法是不错的，海洋面积大，海带等大型藻类长得也比粮食快。”陈国强教授引见，这项成果的创新之处在于找到一种新的生物聚酯碳源。

   在我国，运用玉米、马铃薯、木薯等作为基质合成的生物聚酯性能已接近传统塑料制品，并取得欧洲一些厂商的认可。“我们研制的生物塑料产品以至可供动物食用。”陈国强说，依托传统生物学的学问储藏，借助基因合成、测序、系统生物学、生物信息学等技术的停顿，最新研讨让PHA构造不时开展变化，可满足于各种应用，除用于包装资料、农膜、纤维、生物燃料等外，PHA在药品、化装品、动物饲料等方面的市场前景也十分宽广。

   以藻类为原料还是一个新概念 PMMA可乐丽

   基于包括中国科学家在内的已有前沿成果，古尔伯格和他的协作者在国际著名期刊《生物资源技术》杂志上表示，由于低价而具有可用性的基质缺乏，障碍了PHA的大范围消费。他们应用大型藻类，主要基于这种底物可获取用于消费PHA的碳基质。海洋中，包括海带及红藻、褐藻等在内的绝大多数藻类都有这个才能，但因海藻的大量繁衍，又会引发水体的富营养化，其管理是个大问题。于是他们将眼光聚焦到一种绿色巨藻身上，它不只有水环境修复的机能，还可用于消费PHA，有望为生物聚酯的消费提供可持续的处理计划。

   他们最初挑选了7种海藻物种，这些藻类合成PHA消费潜力各不相同，从测试组合中，绿色巨藻组合物取得了PHA的最大产出率。他们还研讨了不同浓度的水解产物对PHA的影响，测定了新合成的PHA的构造特征，结果发现与先前运用的其他碳源作为底物的报道相同。研讨结果证明，近海生长的海藻可成为长期消费生物聚合物的可持续和环保的替代品，而且实验展现的过程中，PHA的消费不运用淡水，这标明可持续工艺范围扩展的可能性，这为生物加工和生物精炼技术开展迈出了一步。

   但陈国强教授以为，这还是一个新概念，完成量产应该是二、三十年后的事，特别在本钱控制上要做到像聚乙烯那样低廉还很艰难。此外，在海洋上采收藻类的本钱也相对较高。

   我国“蓝水生物技术”工艺完成中试

   陈国强教授引见，生物工业相比传统化学工业有显而易见的优势。大多数生物反响所需条件都相对温和，不需求高温高压等严苛条件，所用的原料以及代谢废物关于环境没有危害，因此生物聚酯研讨在国际上迅猛开展。我国在生物降解塑料，特别是生物聚酯如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯、聚对苯二甲酸已二酸丁二酯(PBAT)和二氧化碳共聚物(PPC)等根底研讨和产业化都停顿很快，已抢先国际同行程度。

   据悉，由清华大学生命科学学院首创的“下一代工业生物技术”已于2017年12月完成了PHA工业化消费的中试实验，完成了无灭菌开放连续发酵低本钱PHA量产才能。为了完成这一技术的快速产业化，在清华大学的支持下，北京蓝晶微生物科技有限公司研发团队开发出基于嗜盐微生物的低本钱消费技术——“蓝水生物技术”，反动性地简化了PHA的合成工艺，中试消费基地也已建成投产。估计将来5年内，我国PHA本钱将不时降低，市场占有率或将大幅提升。

   我国的“蓝水生物技术”，一方面可完成无灭菌开放式连续发酵，减少灭菌过程的能耗及其所带来的复杂操作和人力本钱，完成高效率消费;另一方面，培育嗜盐微生物需求含高浓度盐的底物培育基，这意味着能够运用海水来替代淡水资源，从而防止水资源问题。此外，无需灭菌还意味着生物反响器无需运用不锈钢资料来耐受高温高压蒸汽，运用塑料或陶瓷等资料即可，从而降低设备本钱。目前，全球首创的5吨级塑料生物反响器已组装运转，但面对市场，还有很多应战。

陈国强教授说，固然目前此项工业技术已日趋成熟，本钱也在逐年降落，但从全球范围看，阻断“白色污染”的力度还远远不够，政策导向与推行仍是一个普遍性问题。