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德克薩斯農工大學(Texas A&M University)的研究人員找到一種細菌,利用下水道污泥和廢水生產可降解塑料,不僅大幅降低生物塑料的生產成本,而且有效利用污泥廢料。
美國全年產生700萬噸廢水污泥,足夠填滿2,500個奧林匹克競賽使用的標準游泳池。部分污泥用于農業(yè)肥料,很大一部分還得當作垃圾填埋。這份近期發(fā)表在美國化學學會(ACS)的《歐米伽》(OMEGA)雜志上的研究,將有效利用這些廢物。
研究人員看好一種從水生木本植物紅樹林(mangrove)上提取的一種細菌,可以吃掉污泥和廢水,產生可降解生物聚合物——聚羥基丁酸酯(polyhydroxybutyrate),是良好的塑料替代品。紅樹林主要生長在熱帶和亞熱帶的海岸,是一種能生長在鹽水中的樹種。
生物塑料成本較高,研究人員稱這種細菌可以降低生物塑料的生產成本,讓生物塑料更有競爭力。
“培養(yǎng)微菌的介質材料成本大約占到生物塑料成本的25%~45%左右,如果我們能找到更便宜、穩(wěn)定的材料來源,生產成本就會顯著降低。”主要研究者城市和環(huán)境工程學教授褚康惠(Kung-Hui Chu,譯音)說,“我們找到的方法利用城市污水處理產生的污泥,而且,使用的這種微菌無需經過嚴格的殺菌過程,這又進一步降低了成本。”
現(xiàn)在,很多種微菌都可以生產聚羥基丁酸酯。產生這種降解塑料是這些微菌在缺乏營養(yǎng)的環(huán)境中一種應激反應。
常用的培養(yǎng)物是生物柴油的副產品——粗甘油。粗甘油富含碳,但是沒有氮,是適合生產生物塑料的介質。但是,粗甘油含脂肪酸、鹽分和甲醇這些雜質,影響到微菌的繁殖。廢水污泥也是類似粗甘油的物質,但是以前沒有人研究過利用污泥培養(yǎng)微菌的效果。
“很多種微菌可以產生聚羥基丁酸酯,但是只有少數(shù)幾種可以在高鹽分的環(huán)境生存,我們研究了這少數(shù)的幾種是否能在粗甘油和廢水的環(huán)境內繁殖。”褚康惠說。
這份研究找到了反硝化桿菌ZD1,發(fā)現(xiàn)它們在具有鹽分和脂肪酸的環(huán)境下,仍然有效地產生聚羥基丁酸酯。
褚康惠說,利用ZD1耐受高鹽分環(huán)境的優(yōu)勢,省去了其它菌種所需的高成本的消毒過程。“ZD1天然喜歡含鹽的環(huán)境,這意味著如果我們需要,只需調整化學組成比例增加一些鹽分,這樣的環(huán)境就能殺死很多其它菌種。所以我們找到的方法不僅可以低成本、可持續(xù)的生產降解塑料,還能把廢料有效地再利用。”