新技术：利用污泥制造可降解生物塑料

在一项前沿研究中，德克萨斯农工大学的科研团队成功探索出一种创新方法 —— 利用剩余污泥来制造可生物降解的塑料，为环保材料领域带来了新曙光。

扎克里土木与环境工程系教授 Kung-Hui（Bella）Chu 指出：“在生物塑料的总生产成本中，原料价格以及培育生物聚合物生产菌的成本，占比高达 25 - 45％。若能采用更廉价且易获取的替代资源，成本将大幅降低。” 研究团队已证实，利用市政废水活化污泥，以及农业和水产养殖工业废水，都具备制造可降解塑料的潜力。此外，Zobellella denitrificans ZD1 无需复杂的灭菌流程来防止微生物污染，进一步削减了生物塑料的运行与生产成本。

聚羟基丁酸酯作为新兴生物塑料，当多种细菌在环境中遭遇营养失衡时，便会生成。这种聚合物如同动物体内的脂肪沉积，是细菌的补充能量储备。丰富的碳源，加之氮、磷或氧的消耗，会促使细菌过度消耗碳源，进而产生聚羟基丁酸酯作为应激反应。

例如，生物柴油生产的副产品 —— 粗甘油，富含碳且缺氮，是制备生物塑料的潜在原料。然而，粗甘油含脂肪酸、盐和甲醇等杂质，会阻碍细菌生长。与粗甘油类似，废水中的污泥也含有诸多相同的脂肪酸和盐。此前，这些脂肪酸对细菌生长及聚羟基丁酸酯生产的影响，尚未得到深入研究。

Chu 教授表示：“能产生聚羟基丁酸酯的细菌种类众多，但能在高盐环境生存的寥寥无几，能从纯甘油生产聚羟基丁酸酯的菌株更是稀少。我们研究了这些耐盐菌株，能否在粗甘油和废水中生长。”

在研究过程中，Chu 教授及其团队挑选了自然栖息地为红树林咸水的 Zobellella denitrificans ZD1，测试其在纯甘油中的生长情况及产生聚羟基丁酸酯的能力。同时，团队还用其他已知能生产聚羟基丁酸酯的细菌菌株进行相同实验。结果显示，Zobellella denitrificans ZD1 能在纯甘油中茁壮成长，并产出与含水量成正比的最大量聚羟基丁酸酯。

随后，研究小组测试了 Zobellella denitrificans ZD1 在含盐和脂肪酸的甘油中，生长及生产聚羟基丁酸酯的能力。结果发现，即便在这种复杂条件下，该细菌仍能高效生产聚羟基丁酸酯。当在高强度合成废水和废水活化污泥样品中重复实验时，Zobellella denitrificans ZD1 依旧能够制造聚羟基丁酸酯，只是产量略低于在粗甘油中的情况。

Chu 教授特别强调，利用 Zobellella denitrificans ZD1 对盐环境的耐受性，可规避与其他细菌菌株协同工作时所需的昂贵灭菌过程。“Zobellella denitrificans ZD1 对盐度的天然偏好极为有利，因为我们可按需通过添加普通盐，调整废物的化学成分。这种环境对其他菌株有毒性。因此，我们找到了一种低成本、可持续的生物塑料制造方法，同时也为昂贵的生物废物找到了新的利用途径。” 这项研究为解决环境污染与资源利用问题，提供了极具潜力的新方案，有望推动可降解生物塑料产业迈向新高度。