【大纪元2024年09月07日讯】(大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导)全球塑料污染问题日益严重,其中又以石油提炼出的芳香族塑料为主,因难分解而成为一大隐忧。而韩国的科学家对细菌进行改造,让它们成功产生出可分解的芳香族聚酯,并用于塑料制造业上,有望代替部分石油塑料。
塑料优异的加工性能、耐用性和相对较低的成本,使它成为人们日常生活和工业不可或缺的一部分,而其原料大多都是从石油中提炼(分馏)出来的乙烯、丙烯等烷类物质,再通过加热和其它化学加工方式,制成环状“芳香族”塑料产物。
不过,塑料的制造过程会对环境造成破坏和污染,且塑料还难以被微生物分解。因此,科学家希望通过微生物生产“芳香族聚羟基脂肪酸酯(PHA)”、多肽(例如蜘蛛丝)、纤维素等聚合物,使其成为石油塑料的替代品,但其仍然无法满足当代塑料市场的需求。
PHA是一种在各种微生物中合成且可生物降解的聚合物。日前,韩国科学技术院(KAIST)的研究人员利用合成生物学的代谢工程技术,将大肠杆菌变身为生产芳香族聚酯的微生物,并利用其制作成可分解塑料,用来代替石油塑料类产品。
这是微生物第一次可以生产完全具有芳香族侧链的单体聚合物。该项研究结果于8月21日发表到Cell Press期刊《生物技术趋势》上,且研究过程得到韩国的国家研究基金会、韩国科学部和资讯通信技术部的支持。
研究人员设计出一款PHA合成酶,植入到大肠杆菌菌株中,让细菌吃下葡萄糖、莽草酸时可以合成出芳香族聚酯。随后研究团队筛选那些经过改造的大肠杆菌,进行多次筛选观察它们生产的情况,最后选出最优的菌种。
他们利用这种改造后的大肠杆菌,在实验中创下迄今为止芳香族聚酯的生产最高产量纪录。
研究团队还验证了该技术在工业化上的潜力,以及其生产出的聚合物的纯度。
实验人员表示,目前生产出来的产品,未来可以用于汽车零部件、PBT(热塑性的工程聚合物)等相关的消费商品上。虽然这项结果表明该技术已经具有规模化生产的可能性,但若要做到商业化,其产量可能还要提高到更理想的程度。
他们还表示,未来计划开发其它类型的芳香族单体和聚合物,让这些东西同时具有不同的化学和物理特性,并应用到工业上和扩大其生产规模,为未来的塑料再生或永续生产做出重大贡献。
研究主要作者、韩国科学技术院化学和生物分子工程师李尚业(Sang Yup Lee)表示,“我认为生物制造出的塑料,未来是成功缓解全球塑料危机的关键。因此,我们需要进行国际合作促进生物基因制造,以确保未来能创造更好的环境。”
李尚业说,“这种酶可以比自然界中任何可用的酶更有效地合成聚合物。另外,它的强度不如聚对苯二甲酸乙二酯(PET),其主要原因是分子量较低,但这使它可能特别适合用于药物输送上。”
他还表示,“如果我们付出更多努力来提高产量,那么这种方法可以能够更大规模地商业化。目前我们正在努力提高生产过程和回收过程的效率,以便能够经济地纯化我们生产的聚合物。”◇
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