“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(wú)法將其重新分解為單體形式,換句話說(shuō),塑料一旦合成,就‘再無(wú)回頭路’!”在近日舉行的國(guó)際生物聚酯大會(huì)上,大會(huì)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(guó)強(qiáng)再次呼吁人們警惕塑料垃圾所造成的“白色污染”。
會(huì)上,陳國(guó)強(qiáng)梳理了“白色污染”的發(fā)展史:1907年,美國(guó)科學(xué)家列奧·亨德里克·貝克蘭注冊(cè)了一個(gè)以自己名字命名的材料專利,“Bakelite”——現(xiàn)在人們稱之為“酚醛合成樹脂”或“酚醛塑料”,標(biāo)志著工業(yè)史上的“塑料時(shí)代”從此開啟。
陳國(guó)強(qiáng)列出一份最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):目前全球每年僅一次性塑料制品就達(dá)1.2億噸,其中只有10%被回收利用,另外約12%被焚燒,超過(guò)70%被丟棄到土壤、空氣和海洋中。我國(guó)土壤中僅每年殘留的農(nóng)膜就高達(dá)35萬(wàn)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(lái)了巨大的威脅。
其中,塑料垃圾對(duì)于海洋的污染最為明顯。據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道,每年有800萬(wàn)噸塑料被沖入大海,形成了相當(dāng)于法國(guó)那么大的“塑料垃圾群島共和國(guó)”。陳國(guó)強(qiáng)說(shuō),更可怕的是它們所產(chǎn)生大量塑料微粒,通過(guò)海產(chǎn)品、海鹽等途徑進(jìn)入人體,造成巨大的健康危害。
陳國(guó)強(qiáng)告訴記者,塑料垃圾所造成的“白色污染”之所以如此嚴(yán)重,最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(huì)批準(zhǔn),從2021年起禁止使用一次性塑料產(chǎn)品,以減輕日益嚴(yán)重的塑料廢棄物對(duì)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(huì)上,與會(huì)科學(xué)家紛紛提出這樣一個(gè)問(wèn)題。
生物聚酯提供了一種可能。陳國(guó)強(qiáng)說(shuō),生物聚酯是由微生物通過(guò)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(duì)苯二甲酸丁二酯等。陳國(guó)強(qiáng)說(shuō),聚羥基脂肪酸酯材料在自然條件下即可降解,對(duì)人體和環(huán)境無(wú)毒無(wú)害。由于其單體種類多樣,聚合方法及聚合鏈長(zhǎng)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(lái)自清華大學(xué)的最新消息顯示,在科技部、財(cái)政部等部門的支持下,我國(guó)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)域取得了備受國(guó)際學(xué)術(shù)界矚目的成就。其中包括由陳國(guó)強(qiáng)開發(fā)出的“下一代工業(yè)生物技術(shù)”,也稱“藍(lán)水生物技術(shù)”,可用于高效低成本生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯。
陳國(guó)強(qiáng)說(shuō),該技術(shù)一方面能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)滅菌開放式連續(xù)發(fā)酵,從而減少滅菌過(guò)程的能耗及其所帶來(lái)的復(fù)雜操作和人力成本,實(shí)現(xiàn)高效率生產(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(wèn)題。此外,無(wú)需滅菌還意味著生物反應(yīng)器無(wú)需使用不銹鋼材料來(lái)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(jìn)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(guó)強(qiáng)說(shuō),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(dòng)物飼料等方面的市場(chǎng)前景也非常廣闊?!跋M幸惶煳覀兛梢越璐苏嬲咨廴尽??!彼f(shuō)。