“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(xué)鍵，因此無(wú)法將其重新分解為單體形式，換句話(huà)說(shuō)，塑料一旦合成，就‘再無(wú)回頭路’！”在近日舉行的國(guó)際生物聚酯大會(huì)上，大會(huì)主席、清華大學(xué)教授、合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國(guó)強(qiáng)再次呼吁人們警惕塑料垃圾所造成的“白色污染”。
會(huì)上，陳國(guó)強(qiáng)梳理了“白色污染”的發(fā)展史：1907年，美國(guó)科學(xué)家列奧·亨德里克·貝克蘭注冊(cè)了一個(gè)以自己名字命名的材料，“Bakelite”——現(xiàn)在人們稱(chēng)之為“酚醛合成樹(shù)脂”或“酚醛塑料”，標(biāo)志著工業(yè)史上的“塑料時(shí)代”從此開(kāi)啟。
陳國(guó)強(qiáng)列出一份新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：目前全球每年僅一次性塑料制品就達(dá)1.2億噸，其中只有10%被回收利用，另外約12%被焚燒，超過(guò)70%被丟棄到土壤、空氣和海洋中。我國(guó)土壤中僅每年殘留的農(nóng)膜就高達(dá)35萬(wàn)噸，殘膜率42%。大量農(nóng)膜殘留在農(nóng)田0~30厘米的耕作層中，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品安全帶來(lái)了巨大的威脅。
其中，塑料垃圾對(duì)于海洋的污染為明顯。據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道，每年有800萬(wàn)噸塑料被沖入大海，形成了相當(dāng)于法國(guó)那么大的“塑料垃圾群島共和國(guó)”。陳國(guó)強(qiáng)說(shuō)，更可怕的是它們所產(chǎn)生大量塑料微粒，通過(guò)海產(chǎn)品、海鹽等途徑進(jìn)入人體，造成巨大的健康危害。
陳國(guó)強(qiáng)告訴記者，塑料垃圾所造成的“白色污染”之所以如此嚴(yán)重，重要的原因在于塑料的化學(xué)性質(zhì)。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(huì)批準(zhǔn)，從2021年起禁止使用一次性塑料產(chǎn)品，以減輕日益嚴(yán)重的塑料廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。
“能否制造這樣一種物質(zhì)，既具有像塑料一樣優(yōu)異的聚合物性質(zhì)，又可以很容易被降解為單體呢？”大會(huì)上，與會(huì)科學(xué)家紛紛提出這樣一個(gè)問(wèn)題。
生物聚酯提供了一種可能。陳國(guó)強(qiáng)說(shuō)，生物聚酯是由微生物通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的一類(lèi)高分子聚合物，它具有和塑料類(lèi)似的多聚結(jié)構(gòu)，因此擁有類(lèi)似的物理化學(xué)性質(zhì)。
常見(jiàn)的生物聚酯材料有聚羥基脂肪酸酯，聚乳酸和聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯等。陳國(guó)強(qiáng)說(shuō)，聚羥基脂肪酸酯材料在自然條件下即可降解，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)毒無(wú)害。由于其單體種類(lèi)多樣，聚合方法及聚合鏈長(zhǎng)度差別很大，該材料可以制造出具有不同材料性質(zhì)的材料，從硬塑料到彈性體。
來(lái)自清華大學(xué)的新消息顯示，在科技部、財(cái)政部等部門(mén)的支持下，我國(guó)科學(xué)家在聚羥基脂肪酸酯的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域取得了備受?chē)?guó)際學(xué)術(shù)界矚目的成就。其中包括由陳國(guó)強(qiáng)開(kāi)發(fā)出的“下一代工業(yè)生物技術(shù)”，也稱(chēng)“藍(lán)水生物技術(shù)”，可用于低成本生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯。
陳國(guó)強(qiáng)說(shuō)，該技術(shù)一方面能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)滅菌開(kāi)放式連續(xù)發(fā)酵，從而減少滅菌過(guò)程的能耗及其所帶來(lái)的復(fù)雜操作和人力成本，實(shí)現(xiàn)率生產(chǎn)，另一方面，可以使用海水替代淡水資源，從而避免水資源問(wèn)題。此外，無(wú)需滅菌還意味著生物反應(yīng)器無(wú)需使用不銹鋼材料來(lái)耐受高溫高壓蒸汽，使用塑料或陶瓷等材料可降低設(shè)備成本。
據(jù)他透露，在清華大學(xué)的支持下，該技術(shù)目前已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段， 2017年9月，相關(guān)中試生產(chǎn)基地建成投產(chǎn)，已經(jīng)可以生產(chǎn)低成本聚羥基脂肪酸酯。
陳國(guó)強(qiáng)說(shuō)，隨著聚羥基脂肪酸酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除了常見(jiàn)的包裝材料、農(nóng)膜之外，該材料在藥品、化妝品、動(dòng)物飼料等方面的市場(chǎng)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(shuō)。
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