【行业动态】利用污泥也可以制造可降解生物塑料？

来源：中国复合材料学会

在一项新研究中，德克萨斯农工大学的研究人员发现了一种有效的方法，可以利用剩余污泥制造可生物降解的塑料。

研究人员报告说，在红树林中发现的细菌可以消耗污泥和废水来生产聚羟基丁酸酯，聚羟基丁酸酯是一种可以代替石油基塑料的生物聚合物。

研究人员说，除减轻垃圾填埋场和环境的负担外，这种细菌还提供了一种降低生物塑料生产上游成本的方法，这是使其价格比普通塑料更具竞争力的一步。

“原料的价格，培育生物聚合物生产菌占制造生物塑料的总生产成本的25-45％。当然，如果我们能够利用更便宜且易于获得的替代资源，则可以大大降低成本。”研究人员说。“我们已经证明了使用市政废水活化污泥以及农业和水产养殖工业废水制造可降解塑料的潜在方法。此外，细菌菌株不需要复杂的灭菌过程来防止来自其他微生物的污染，从而进一步降低了生物塑料的运行和生产成本。”

聚羟基丁酸酯是一种新兴的生物塑料，当几种细菌在环境中遇到营养失衡时，就会产生这种物质。这种聚合物可作为细菌的补充能量储备，就像动物体内的脂肪沉积一样。大量的碳源以及氮，磷或氧的消耗会导致细菌不稳定地消耗其碳源，并产生多羟基丁酸酯作为胁迫响应。

可以迫使细菌制造多羟基丁酸酯的一种这样的培养基是粗甘油，它是生物柴油生产的副产品。粗甘油富含碳，并且没有氮，使其成为制备生物塑料的合适原料。但是，粗甘油含有杂质，例如脂肪酸，盐和甲醇，它们会阻止细菌生长。与粗甘油一样，废水中的污泥也具有许多相同的脂肪酸和盐。研究人员说，这些脂肪酸对细菌生长的影响以及因此对多羟基丁酸酯生产的影响尚未得到研究。

“产生多羟基丁酸酯的细菌种类繁多，但只有少数能在高盐环境中生存，而从纯甘油生产多羟基丁酸酯的菌株中则更少。，” 研究人员说。“我们研究了这些耐盐菌株是否也可以在粗甘油和废水中生长。”

对于他们的研究，研究团队选择了这种细菌，其自然栖息地是红树林的咸水。然后他们测试了这种细菌的生长以及在纯甘油中产生多羟基丁酸酯的能力。研究人员还用已知的多羟基丁酸酯生产者的其他细菌菌株重复了相同的实验。他们发现反硝化杆菌DZ1能够在纯甘油中壮成长，并产生与其水量成正比的最大量的多羟基丁酸酯，而无水。

接下来，研究小组测试了反硝化细菌ZD1的生长及其在含盐和脂肪酸的甘油中生产多羟基丁酸酯的能力。他们发现，即使在这些条件下，即使在平衡的营养条件下，它也能有效地生产聚羟基丁酸酯。当他们在高强度合成废水和废水活化污泥的样品中重复实验时，他们发现细菌仍然能够制造聚羟基丁酸酯，尽管数量要少于粗甘油中的数量。

研究人员指出，通过利用反硝化杆菌ZD1在盐环境中的耐受性，可以避免在与其他细菌菌株协同工作时通常需要的昂贵灭菌过程。“这种细菌对盐度的天然偏爱是极好的，因为我们可以根据需要通过添加普通盐来调整废物的化学成分。这种环境对其他菌株来说是有毒的。” “因此，我们提供了一种低成本，可持续的方法来制造生物塑料，并提供了另一种方法来重新利用成本高昂的生物废物。”

文章来源：德克萨斯农工大学

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