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利（lì）用汙泥（ní）也可以製造可（kě）降解生（shēng）物塑料？

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瀏覽：- 發布（bù）日期：2020-12-21 10:12:09【大中小】

在（zài）一項新研究中（zhōng），德克薩斯農工大學的研究人員發現了一種有效的方法，可以利用剩餘汙泥製（zhì）造可生物降解的（de）塑料。

研究人員報（bào）告說，在紅樹林中（zhōng）發現的細菌Zobellella denitrificans ZD1可以消耗汙泥和廢水（shuǐ）來生（shēng）產聚羥基丁（dīng）酸酯（zhǐ），聚羥基（jī）丁酸酯是一種可以代替石油基塑料的生物聚合物。

研究人員說，除減輕垃圾填埋場和環境的負擔外，Zobellella denitrificans ZD1還提供了一種降低生（shēng）物塑料生產（chǎn）上遊成本的（de）方法（fǎ），這是使其價格比普通塑料更具競爭力的一步。

“原料的價格，培育生物聚合物生產菌占製造生物塑料的總生產成（chéng）本（běn）的25-45％。當然，如果我們能夠利用更（gèng）便（biàn）宜且易（yì）於獲得的替代資源，則可以大大降低成本。”紮克裏土木與環（huán）境工程係教授Kung-Hui（Bella）Chu說（shuō）。“我們已經證明了使用市政廢水活（huó）化汙泥以及農業和水產養殖工業廢水（shuǐ）製造可降解塑料的潛在方法。此外，細（xì）菌菌株不需要複雜的滅菌過程來防止來自其他微生物的汙（wū）染，從而進一步降低了生物塑料的運行和生產成本。”

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聚羥基丁酸酯是一種（zhǒng）新興的生物塑料，當幾種（zhǒng）細菌在環境中遇到營養失衡時，就會產生這種物（wù）質（zhì）。這種（zhǒng）聚（jù）合物可作為細菌的補充能量儲備，就像動物體內的脂（zhī）肪沉積一樣。大量的碳源以及氮（dàn），磷或氧（yǎng）的消耗會導致細菌（jun1）不穩（wěn）定（dìng）地消耗其碳（tàn）源，並產生多羥基（jī）丁酸酯作為脅迫響應。
可以迫使細菌製造多羥基丁酸酯（zhǐ）的一種這樣的培養基是粗甘油，它是生（shēng）物柴油生（shēng）產的副產品。粗甘油富含碳，並且（qiě）沒有氮，使其成為製備生物塑料的合適原料（liào）。但是，粗甘油含（hán）有雜質，例如脂肪酸，鹽和甲醇，它們會阻止細菌生長。與粗甘油一樣，廢水中的汙泥也具（jù）有許多相同的脂肪酸和鹽。Chu說（shuō），這些脂（zhī）肪酸對細菌生長的影響以及因此對多羥基丁（dīng）酸（suān）酯生產的影響尚未得到研究。
“產生多羥基丁酸酯的細菌種類繁多，但隻（zhī）有少數能在高鹽環境（jìng）中（zhōng）生存，而從（cóng）純甘油生產多羥基丁酸酯的菌株（zhū）中則更少。，” Chu說。“我們研究了這些耐鹽菌株是否也可以在粗甘（gān）油和廢水中生長。”

對（duì）於他們的研究，Chu和她的團隊（duì）選擇了Zobellella denitrificans ZD1，其自然棲息地是紅（hóng）樹林的鹹水。然後他們測試了這種細菌的生長以及在純甘油中產（chǎn）生多羥基（jī）丁酸酯的能力。研（yán）究人員還用已知的多羥基丁酸酯（zhǐ）生產者的其他細菌菌株重（chóng）複了（le）相同的實驗。他們發現反硝化杆菌DZ1能夠（gòu）在純甘油中壯成長，並產生與其水量成正比的最大量的多羥基丁酸酯（zhǐ），而無（wú）水。
接下來，研究小組測試了反硝化細菌ZD1的生長及其在含鹽和脂肪酸的（de）甘油中生產多羥基丁酸酯的能力。他們發現，即使在這些條件下，即使在（zài）平衡的營養條件下，它也能有效地生（shēng）產聚羥基丁酸酯。當他們在高強（qiáng）度合成廢水和廢水活化汙泥的樣品中重複實驗時，他們（men）發現細菌仍然能夠製造聚羥基丁酸酯，盡管數量要少於粗甘油中的數量（liàng）。

Chu指出，通過利（lì）用反硝化杆菌ZD1在鹽環境中的耐受性，可以避免（miǎn）在與其他細菌菌株（zhū）協同工作（zuò）時通（tōng）常（cháng）需要的昂貴滅菌過程。“Zobellella denitrificans ZD1對（duì）鹽度的天然偏愛是極（jí）好的，因為我們可以根據需要通過添加普通鹽來調整廢物的（de）化學成分。這種環境（jìng）對其他菌株來說是有毒的。” “因此，我們提供了一種（zhǒng）低成本，可持續（xù）的方法來製（zhì）造生物塑料，並提供了另一種方法來重新利用成本高昂的生物廢物。”

資料來源：中塑在線、德克薩斯農工大學

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