本文轉自：科技日報

含微生物的可降解“活塑料”面世

有助減少環境中“白色污染”

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科技日報北京4月30日電 （記者張夢然）一種嵌入微生物的新型塑料可幫助減少塑料行業的環境足跡。美國加州大學聖迭戈分校研究人員開發了一種可生物降解的熱塑性聚氨酯（TPU），它充滿細菌孢子，當暴露於堆肥中的營養物質時，會在其生命週期結束後逐漸發芽並自身分解。30日發表在《自然·通訊》上的一篇論文中詳細介紹了此項研究成果。

可生物降解TPU添加的是枯草芽孢桿菌的孢子，這種細菌具有分解塑料聚合物材料的能力。細菌孢子是一種休眠形式的細菌，能抵抗惡劣的環境條件。與具有生殖能力的真菌孢子不同，細菌孢子具有保護性蛋白質屏障，使細菌能在缺乏營養時存活下來。

研究中所用的細菌孢子經過進化工程改造，可在TPU生產所需的高溫下存活。研究人員使用一種稱爲適應性實驗室進化的技術，包括培養孢子，將它們置於極端溫度下適應一段時間，讓它們自然變異，然後分離出在此過程中倖存下來的菌株並再次進行循環。

爲製造可生物降解塑料，研究人員將枯草芽孢桿菌孢子和TPU顆粒放入塑料擠壓機，讓這些成分在135℃下混合並熔化，然後擠出薄薄的塑料條。

研究人員評估了材料的生物降解性。他們將樣本放在微生物活性和無菌堆肥環境中，使溫度保持在37℃，相對溼度在44%—55%之間。堆肥中的水和其他營養物質觸發了樣本內孢子的萌發，在5個月內降解了90%。

孢子還可以作爲強化填料，類似於鋼筋加固混凝土。添加細菌孢子造出的TPU機械性能更強，抗斷裂且拉伸性更好。

研究人員表示，他們正在努力將生產規模擴大到公斤級。目前的重點是在實驗室進行小規模生產，以驗證可行性。今後將進一步優化工藝以適應工業規模生產，進化細菌以更快地分解塑料材料，以及探索TPU以外的其他類型塑料。

塑料製品被稱爲“白色污染”。它們在自然界的降解週期極其漫長，動輒以百年計。它們會污染土地、水體，是個棘手的大問題。此次，研究人員開發出了一種新型生物塑料TPU，將塑料和細菌合爲一體。在合適的溫度和溼度下，能夠分解塑料聚合物的菌株開始生長，讓TPU得以分解。當然，這種菌株也經過了進化工程改造，使其可以耐受高溫。不過，“綠色塑料”的工藝目前還停留在實驗室階段，能否實現工業化大規模生產，還需進一步檢驗。