韩国利用细菌生产可分解塑料有望降低污染

韩国科学家创造一种细菌，让它生产出可分解塑料原料，让它用于日常生活上，以代替石油塑料。图为实验室培养皿中的细菌示意图。（Martin Bernetti/AFP via Getty Images）

全球塑料污染问题日益严重，其中又以石油提炼出的芳香族塑料为主，因难分解而成为一大隐忧。而韩国的科学家对细菌进行改造，让它们成功产生出可分解的芳香族聚酯，并用于塑料制造业上，有望代替部分石油塑料。

塑料优异的加工性能、耐用性和相对较低的成本，使它成为人们日常生活和工业不可或缺的一部分，而其原料大多都是从石油中提炼（分馏）出来的乙烯、丙烯等烷类物质，再通过加热和其它化学加工方式，制成环状“芳香族”塑料产物。

不过，塑料的制造过程会对环境造成破坏和污染，且塑料还难以被微生物分解。因此，科学家希望通过微生物生产“芳香族聚羟基脂肪酸酯（PHA）”、多肽（例如蜘蛛丝）、纤维素等聚合物，使其成为石油塑料的替代品，但其仍然无法满足当代塑料市场的需求。

PHA是一种在各种微生物中合成且可生物降解的聚合物。日前，韩国科学技术院（KAIST）的研究人员利用合成生物学的代谢工程技术，将大肠杆菌变身为生产芳香族聚酯的微生物，并利用其制作成可分解塑料，用来代替石油塑料类产品。

这是微生物第一次可以生产完全具有芳香族侧链的单体聚合物。该项研究结果于8月21日发表到Cell Press期刊《生物技术趋势》上，且研究过程得到韩国的国家研究基金会、韩国科学部和资讯通信技术部的支持。

研究人员设计出一款PHA合成酶，植入到大肠杆菌菌株中，让细菌吃下葡萄糖、莽草酸时可以合成出芳香族聚酯。随后研究团队筛选那些经过改造的大肠杆菌，进行多次筛选观察它们生产的情况，最后选出最优的菌种。

他们利用这种改造后的大肠杆菌，在实验中创下迄今为止芳香族聚酯的生产最高产量纪录。

研究团队还验证了该技术在工业化上的潜力，以及其生产出的聚合物的纯度。

实验人员表示，目前生产出来的产品，未来可以用于汽车零部件、PBT（热塑性的工程聚合物）等相关的消费商品上。虽然这项结果表明该技术已经具有规模化生产的可能性，但若要做到商业化，其产量可能还要提高到更理想的程度。

他们还表示，未来计划开发其它类型的芳香族单体和聚合物，让这些东西同时具有不同的化学和物理特性，并应用到工业上和扩大其生产规模，为未来的塑料再生或永续生产做出重大贡献。

研究主要作者、韩国科学技术院化学和生物分子工程师李尚业（Sang Yup Lee）表示，“我认为生物制造出的塑料，未来是成功缓解全球塑料危机的关键。因此，我们需要进行国际合作促进生物基因制造，以确保未来能创造更好的环境。”

李尚业说，“这种酶可以比自然界中任何可用的酶更有效地合成聚合物。另外，它的强度不如聚对苯二甲酸乙二酯（PET），其主要原因是分子量较低，但这使它可能特别适合用于药物输送上。”

他还表示，“如果我们付出更多努力来提高产量，那么这种方法可以能够更大规模地商业化。目前我们正在努力提高生产过程和回收过程的效率，以便能够经济地纯化我们生产的聚合物。”