塑化新研究！只用汙泥就能生產可降解生物塑膠？

在一項新的研究中，德克薩斯A&M大學的研究人員發現了一種用剩餘汙泥製造可生物降解塑膠的有效方法。研究人員報告說，在紅樹林中發現的一種細菌Zobellella脫氮菌ZD1可以消耗汙泥和廢水產生聚羥基丁酸酯，這是一種可以取代石油基塑膠的生物聚合物。研究人員表示，除了減輕垃圾填埋場和環境的負擔，脫氮ZD1 Zbellella還提供了一種降低生物塑膠生產上游成本的方法，這是使其價格比普通塑膠更具競爭力的一步。

“原材料的價格和生物聚合物產生菌的培養佔生物塑膠總生產成本的25-45%。當然，如果我們能利用更便宜、更容易獲得的替代資源，我們就能大大降低成本。”薩克裡土木與環境工程系教授朱坤輝（貝拉）說。“我們已經證明了一種利用城市汙水活性汙泥和來自農業和水產養殖業的廢水製造可降解塑膠的潛在方法。此外，細菌菌株不需要複雜的滅菌過程來防止其他微生物的汙染，從而進一步降低了生物塑膠的執行和生產成本。”

聚羥基丁酸酯是一種新型生物塑膠，是幾種細菌在環境中遇到營養失衡時會產生的。這種聚合物可以作為細菌的補充能量儲備，就像動物體內的脂肪沉積一樣。大量的碳源和氮、磷或氧的消耗會導致細菌不穩定地消耗碳源，產生聚羥基丁酸酯作為應激反應。一種可以迫使細菌產生聚羥基丁酸酯的培養基是粗甘油，它是生物柴油生產的副產物。粗甘油富含碳，不含氮，是製備生物塑膠的合適原料。而粗甘油中含有脂肪酸、鹽、甲醇等雜質，可以阻止細菌的生長。像粗甘油一樣，廢水中的汙泥也含有許多相同的脂肪酸和鹽。朱說，這些脂肪酸對細菌生長的影響，因此對聚羥基丁酸酯的生產還沒有研究。

產生聚羥基丁酸酯的細菌有很多種，但能在高鹽環境中存活的只有少數，而從純甘油中產生聚羥基丁酸酯的菌株就更少了。楚說道。“我們研究了這些耐鹽菌株是否也能在粗製甘油和廢水中生長。”在他們的研究中，楚和她的團隊選擇了脫氮佐貝拉菌ZD1，它的自然棲息地是紅樹林的鹽水。然後他們測試了這種細菌的生長及其在純甘油中產生聚羥基丁酸酯的能力。研究人員還對來自已知聚羥基丁酸酯生產商的其他細菌菌株重複了相同的實驗。他們發現反硝化芽孢桿菌DZ1可以在純甘油中旺盛生長，併產生與其水量成比例的最大量的聚羥基丁酸酯，但沒有水。

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甘油中產生聚羥基丁酸酯的能力。他們發現，即使在這些條件下，即使在平衡的營養條件下，它也能有效地產生聚羥基丁酸酯。當他們在高強度合成廢水和廢水活性汙泥的樣品中重複實驗時，他們發現細菌仍然可以產生聚羥基丁酸酯，儘管其量小於粗甘油中的量。

褚指出，利用反硝化細菌ZD1在鹽環境中的耐受性，可以避免與其他菌株合作時通常需要的昂貴的滅菌過程。“脫氮Zobellella對鹽度的天然偏好是極好的，因為我們可以根據需要透過新增普通鹽來調整廢物的化學成分。這種環境對其他菌株有毒。”“因此，我們提供了一種低成本、可持續的製造生物塑膠的方法，以及另一種重複利用昂貴的生物廢物的方法。“