“不同于其他垃圾，環(huán)境中的分解者微生物不能消化降解塑料中連接單體的化學鍵，因此無法將其重新分解為單體形式，換句話說，塑料一旦合成，就‘再無回頭路’！”在近日舉行的國際生物聚酯大會上，大會主席、清華大學教授、合成與系統(tǒng)生物學中心主任陳國強再次呼吁人們警惕塑料垃圾所造成的“白色污染”。
會上，陳國強梳理了“白色污染”的發(fā)展史：1907年，美國科學家列奧·亨德里克·貝克蘭注冊了一個以自己名字命名的材料，“Bakelite”——現(xiàn)在人們稱之為“酚醛合成樹脂”或“酚醛塑料”，標志著工業(yè)史上的“塑料時代”從此開啟。
陳國強列出一份新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：目前全球每年僅一次性塑料制品就達1.2億噸，其中只有10%被回收利用，另外約12%被焚燒，超過70%被丟棄到土壤、空氣和海洋中。我國土壤中僅每年殘留的農膜就高達35萬噸，殘膜率42%。大量農膜殘留在農田0~30厘米的耕作層中，給農業(yè)生產和食品安全帶來了巨大的威脅。
其中，塑料垃圾對于海洋的污染為明顯。據(jù)《科學》雜志報道，每年有800萬噸塑料被沖入大海，形成了相當于法國那么大的“塑料垃圾群島共和國”。陳國強說，更可怕的是它們所產生大量塑料微粒，通過海產品、海鹽等途徑進入人體，造成巨大的健康危害。
陳國強告訴記者，塑料垃圾所造成的“白色污染”之所以如此嚴重，重要的原因在于塑料的化學性質。塑料是由單體所聚合形成的高分子聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。這些很難得到消化降解。
今年10月24日，歐盟議會批準，從2021年起禁止使用一次性塑料產品，以減輕日益嚴重的塑料廢棄物對生態(tài)環(huán)境的污染。
“能否制造這樣一種物質，既具有像塑料一樣優(yōu)異的聚合物性質，又可以很容易被降解為單體呢？”大會上，與會科學家紛紛提出這樣一個問題。
生物聚酯提供了一種可能。陳國強說，生物聚酯是由微生物通過發(fā)酵產生的一類高分子聚合物，它具有和塑料類似的多聚結構，因此擁有類似的物理化學性質。
常見的生物聚酯材料有聚羥基脂肪酸酯，聚乳酸和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯等。陳國強說，聚羥基脂肪酸酯材料在自然條件下即可降解，對人體和環(huán)境無毒無害。由于其單體種類多樣，聚合方法及聚合鏈長度差別很大，該材料可以制造出具有不同材料性質的材料，從硬塑料到彈性體。
來自清華大學的新消息顯示，在科技部、財政部等部門的支持下，我國科學家在聚羥基脂肪酸酯的應用基礎研究和應用研究領域取得了備受國際學術界矚目的成就。其中包括由陳國強開發(fā)出的“下一代工業(yè)生物技術”，也稱“藍水生物技術”，可用于低成本生產聚羥基脂肪酸酯。
陳國強說，該技術一方面能夠實現(xiàn)無滅菌開放式連續(xù)發(fā)酵，從而減少滅菌過程的能耗及其所帶來的復雜操作和人力成本，實現(xiàn)率生產，另一方面，可以使用海水替代淡水資源，從而避免水資源問題。此外，無需滅菌還意味著生物反應器無需使用不銹鋼材料來耐受高溫高壓蒸汽，使用塑料或陶瓷等材料可降低設備成本。
據(jù)他透露，在清華大學的支持下，該技術目前已經(jīng)進入產業(yè)化階段， 2017年9月，相關中試生產基地建成投產，已經(jīng)可以生產低成本聚羥基脂肪酸酯。
陳國強說，隨著聚羥基脂肪酸酯產業(yè)的發(fā)展，除了常見的包裝材料、農膜之外，該材料在藥品、化妝品、動物飼料等方面的市場前景也非常廣闊。“希望有一天我們可以借此真正消除‘白色污染’。”他說。
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