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“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’！”在近日舉行的生物聚酯大會上，大會主席、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(xué)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)*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(nóng)膜就高達35萬噸，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(xué)》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(chǎn)生大量塑料微粒，通過海產(chǎn)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(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，歐盟議會批準，從2021年起禁止使用一次性塑料產(chǎn)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(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？”大會上，與會科學(xué)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(chǎn)生的一類高分子聚合物，它具有和塑料類似的多聚結(jié)構(gòu)，因此擁有類似的物理化學(xué)性質(zhì)。
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(zhì)的材料，從硬塑料到彈性體。
來自清華大學(xué)的新消息顯示，在*、*等部門的支持下，我國科學(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)域取得了備受學(xué)術(shù)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(shù)”，也稱“藍水生物技術(shù)”，可用于低成本生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯。
陳國強說，該技術(shù)一方面能夠?qū)崿F(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(fù)雜操作和人力成本，實現(xiàn)率生產(chǎn)，另一方面，可以使用海水替代淡水資源，從而避免水資源問題。此外，無需滅菌還意味著生物反應(yīng)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(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。
陳國強說，隨著聚羥基脂肪酸酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除了常見的包裝材料、農(nóng)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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