讓塑料變得「高大上」

塑料隨處可見，認真觀察一下你就會發現，我們喝水用的杯子、購物用的袋子、盛水果的盤子、手機上的保護套……都是由塑料製造而來的，塑料製品已經成為日常生活中不可或缺的一部分。

但是，塑料在給人類生活帶來方便的同時，也帶來了大麻煩，由廢棄塑料引起的「白色污染」正變得越來越嚴重。大部分的塑料產品在一次性消費後就會被丟棄，全世界每年有4000萬噸的廢棄塑料丟在環境中，僅中國每年就會產生200萬噸的廢棄塑料，大量的廢棄塑料在環境中不斷積累，已經嚴重威脅到我們的生態環境。在紀錄片《塑料王國》中，我們可以直觀地看到塑料給當地居民帶來的深刻傷害。

一般來說，處理廢棄塑料的方法主要有兩種。一是填埋處理，這種方法不僅浪費大量土地資源，塑料在緩慢的降解過程中還會產生各種有毒物質，造成土壤污染；而且，傳統塑料在土壤中完全降解，往往需要幾十年甚至幾百年的時間。二是直接焚燒，這種方法會導致大量溫室氣體排入大氣中，還會產生二噁英等有毒物質造成二次污染。

那麼，解決「白色污染」有沒有更好的方法呢？答案是肯定的。

用生物可降解塑料替代傳統塑料就是一個很好的選擇。生物可降解塑料在土壤中最多需要180天就能完全降解，不會產生任何有毒物質。同時，生物可降解塑料的主要原料來源是可再生的生物質資源，生產過程也是綠色環保的。

目前市場上的生物可降解塑料主要是聚乳酸（PLA）和聚羥基脂肪酸酯（PHA），相關產品的市場也在快速增長。但是，現有的生物塑料產品主要是包裝袋、一次性餐具等低端產品，附加值較小。

是什麼因素限制了生物塑料的應用呢？主要原因是現有生物塑料的材料性能存在不足。不論是傳統的 PLA 還是 PHA，主要由單一物質聚合而來，熱力學性能、機械性能等方面都不能滿足高端產品的加工和應用。

研究發現，在生物可降解塑料中以一定比例加入其他物質後，可以明顯改善原有生物塑料的材料性能。比如對於 PLA 而言，以一定比例加入 D-乳酸的聚合物後，PLA 的拉伸強度、楊氏模量等參數都會得到顯著提升，更能滿足高端產品的應用。

但是，D-乳酸和 L-乳酸是關係非常好的倆兄弟，經常同時出現在一個地方，想要趕走 L-乳酸，得到聚合級純度的 D-乳酸可不是一件容易的事情，這可讓科研人員傷透了腦筋。

日前，中科院青島生物能源與過程研究所趙廣研究組發現，克雷伯氏菌可以大量合成 D-乳酸。經過重重探索和測試，科研人員首次實現了100%光學純 D-乳酸的生物合成，生產效率超過了3g/L/h，極大的促進了聚乳酸的改性研究。

不僅如此，研究人員在前期研究中還合成了一種新型 PHA——聚3-羥基丙酸（P3HP），與常見的 PHA 相比，P3HP 的機械性能、生物降解性、生物相容性等更加優異。為了進一步改善 P3HP 的材料性能，科研人員開發了一種細胞內自動調控系統，可以將3-羥基丁酸等其他單體以任意比例和不同方式插入到 P3HP 中，獲得不同材料性能的 PHA 產品，極大地拓寬了潛在應用範圍。

目前，研究人員還在這一領域繼續開展進一步的深入研究，試圖針對產品的材料性能，進行進一步的加工和改造，讓最終的產品不僅可以用於包裝材料、農用地膜等低端產品的製造，有效替代傳統塑料，改善生態環境，還將用於高級纖維、醫用植入材料、藥物釋放載體等高端產品的製造，顯著提升附加值。

科研人員希望，這些成果能更多應用於我們的生活中，讓人們不再受「白色污染」的困擾。

來源：中國科學院青島生物能源與過程研究所

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