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微生物发酵技术实现“变粪为宝”
时间:2014-4-15 点击次数:801

恶臭的粪便能变成日常生活中需要的物品吗?这不是科幻小说,而是真真切切地被一群大学刚毕业的美国年轻创业者们实现了的。这个设想听上去难以置信,但细细研究之后,却让人不得不钦佩它创意的绝妙之处。这些年轻的创业者们用消化有机肥料中的碳,把它转变为塑料的原料。这种原料制成的塑料产品被丢弃之后,经过一年左右的时间就可以降解。这样一来,不仅解决了粪便处理问题,还能降低塑料对环境的污染,同时也降低了塑料制品对石油的依赖性。

这个“变粪为宝”的设想,是由位于美国加州首府萨克拉门托的一个新建的小公司提出的。公司名为微麦德斯(Micromidas),6名主要成员均为加州大学戴维斯分校本科毕业。其中4位毕业于化学系,一位毕业于微生物系,还有一位毕业于建筑及环境系。微麦德斯的首席执行官约翰·比塞尔(JohnBissell)在校期间,便完成了学校的绿色科技企业家培训以及其他多个高级企业家培训项目。成立公司获得种子基金后,他又带领公司参加各种比赛,宣传公司的理念,并赢得了从地方性到全国性的多种绿色科技奖项。在微麦德斯,“绿色科技”不仅仅是一个口号,而是作为公司的基石和发展目标。

让各种微生物分工合作

人们知道,许多微生物是以粪便为食的,这是一个自然发生的过程。把粪便变成塑料原料的关键,是如何选择适合的微生物,合理地利用这一自然过程。按照微麦德斯首席执行官约翰·比塞尔的话说,“我们不是用当今流行的的技术,制造出‘乔丹’式的超强队员;而是组建一个队伍,利用战术配合来解决问题。”让不同种类的微生物分工合作,吃下去的是最脏最臭的民用污水,产生出来的却是无污染的塑料原料。单一的转基因细菌,需要在严格控制的稳定环境下才能生存,这就需要配制昂贵的食材。而微麦德斯培植的细菌群落,可以在各种恶劣环境下生存,能够抵抗多种微生物的侵袭,只要用源源不断的生活废料,便完全可以喂饱它们。

据微麦德斯官方网站介绍,这个微生物群落可消化吸收有机肥料中的碳,将它们转化成聚羟基脂肪酸酯(PHA),作为“肥肉”储存在“体”内。聚羟基脂肪酸酯是很多微生物均可合成的一种细胞内聚酯——一种天然的高分子,也是一种由各种亚基(组成蛋白质四级结构最小的共价单位)聚合而成的多元酯。有150余种已知的亚基可以聚合成PHA。通过改变PHA分子中键的位置和亚基的种类,用PHA制成的塑料就可以有不同的硬度和弹力。所有的PHA也有共性,那就是耐高温、抗紫外线、防水、隔气,这些性能使得这种材料在很多领域中都有应用价值。

当今常见的PHA通常是聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟戊酸酯(PHV)的组合。当这两种物质比例恰当的时候,属性就很接近聚丙烯(PP)。聚丙烯现广泛应用于包括家用器皿在内的各种容器、汽车配件等。并且,以聚丙烯为原料进行生产的设备多可不经过改造,直接以聚羟基脂肪酸酯为原料进行生产。也就是说,这种由粪便转化而来的塑料,很容易就可以用于生产。

植入人体后也可被降解

这种塑料制品不仅能在被丢弃之后在垃圾场降解,植入人体后也可以被降解,而且无毒副作用,也不会产生发炎等排斥现象,这就使得这种塑料在生物医疗上有很大的应用前景,比如可以制成可吸收医用缝合线,以及免拆除的临时支架或导管等。

这种PHA制成的塑料,降解时间平均为一年半。若是放在货架上或柜橱里,可以储存更长时间。但若是把它们丢到垃圾填埋地、混合肥料堆甚至是海洋里,便会很快降解,且不留任何有害物质。据统计,在北太平洋海域中就漂浮着一亿吨不可降解的塑料,危害着,破坏了食物链。应用这一新科技,便有望大大降低塑料对环境的损害。

环保与效益的完美统一

传统的粪便处理方式主要是焚化或化学处理,这些方法成本高,并会将有机碳元素转化为大量释放到大气中,加重温室效应。传统的塑料从石油中提炼而来,把有限的石油转化为不可降解的白色垃圾,危害环境。而这一创新科技一箭双雕,巧妙利用自然界中的微生物转化,“变粪为宝”,在减少污染的同时又产生了经济效益。

虽然现在这家公司还处于起步试行阶段,每天仅可以处理几吨的粪便淤泥,只产生几十公斤的塑料原料,但该公司已经获得鼓励在水资源领域进行创新的“狩猎女神项目”、2010年“水资源创新领导”等奖项,并获得了一定的投资。

人们有理由希望这项技术可以被广泛采纳和使用,也希望这样对环境友好的商业创意层出不穷,证明环保与效益并不一定背道而驰。通过智慧地创新,环保与效益也可以完美统一。

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