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“不同于其他垃圾，环境中的分解者微生物不能消化降解塑料中连接单体的化学键，因此无法将其重新分解为单体形式，换句话说，塑料一旦合成，就‘再无回头路’！”在近日举行的国际生物聚酯大会上，大会主席、清华大学教授、合成与系统生物学中心主任陈国强再次呼吁人们警惕塑料垃圾所造成的“白色污染”。 会上，陈国强梳理了“白色污染”的发展史：1907年，美国科学家列奥·亨德里克·贝克兰注册了一个以自己名字命名的材料专利，“Bakelite”——现在人们称之为“酚醛合成树脂”或“酚醛塑料”，标志着工业史上的“塑料时代”从此开启。 陈国强列出一份最新的统计数据：目前全球每年仅一次性塑料制品就达1.2亿吨，其中只有10%被回收利用，另外约12%被焚烧，超过70%被丢弃到土壤、空气和海洋中。我国土壤中仅每年残留的农膜就高达35万吨，残膜率42%。大量农膜残留在农田0~30厘米的耕作层中，给农业生产和食品安全带来了巨大的威胁。 其中，塑料垃圾对于海洋的污染最为明显。据《科学》杂志报道，每年有800万吨塑料被冲入大海，形成了相当于法国那么大的“塑料垃圾群岛共和国”。陈国强说，更可怕的是它们所产生大量塑料微粒，通过海产品、海盐等途径进入人体，造成巨大的健康危害。 陈国强告诉记者，塑料垃圾所造成的“白色污染”之所以如此严重，最重要的原因在于塑料的化学性质。塑料是由单体所聚合形成的高分子聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。这些很难得到消化降解。 今年10月24日，欧盟议会批准，从2021年起禁止使用一次性塑料产品，以减轻日益严重的塑料废弃物对生态环境的污染。 “能否制造这样一种物质，既具有像塑料一样优异的聚合物性质，又可以很容易被降解为单体呢？”大会上，与会科学家纷纷提出这样一个问题。 生物聚酯提供了一种可能。陈国强说，生物聚酯是由微生物通过发酵产生的一类高分子聚合物，它具有和塑料类似的多聚结构，因此拥有类似的物理化学性质。 常见的生物聚酯材料有聚羟基脂肪酸酯，聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯等。陈国强说，聚羟基脂肪酸酯材料在自然条件下即可降解，对人体和环境无毒无害。由于其单体种类多样，聚合方法及聚合链长度差别很大，该材料可以制造出具有不同材料性质的材料，从硬塑料到弹性体。 来自清华大学的最新消息显示，在科技部、财政部等部门的支持下，我国科学家在聚羟基脂肪酸酯的应用基础研究和应用研究领域取得了备受国际学术界瞩目的成就。其中包括由陈国强开发出的“下一代工业生物技术”，也称“蓝水生物技术”，可用于高效低成本生产聚羟基脂肪酸酯。 陈国强说，该技术一方面能够实现无灭菌开放式连续发酵，从而减少灭菌过程的能耗及其所带来的复杂操作和人力成本，实现高效率生产，另一方面，可以使用海水替代淡水资源，从而避免水资源问题。此外，无需灭菌还意味着生物反应器无需使用不锈钢材料来耐受高温高压蒸汽，使用塑料或陶瓷等材料可降低设备成本。 据他透露，在清华大学的支持下，该技术目前已经进入产业化阶段， 2017年9月，相关中试生产基地建成投产，已经可以生产低成本聚羟基脂肪酸酯。 陈国强说，随着聚羟基脂肪酸酯产业的发展，除了常见的包装材料、农膜之外，该材料在药品、化妆品、动物饲料等方面的市场前景也非常广阔。“希望有一天我们可以借此真正消除‘白色污染’。”他说。 |
