一種由回收廢物制成的新型塑料在不到一年的時(shí)間內(nèi)就會降解。這種物質(zhì)名為聚羥基丁酸酯，不久將被主要用于生產(chǎn)和分解一次性產(chǎn)品，對環(huán)境友好。這種創(chuàng)新材料可以通過弗勞恩霍夫生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)技術(shù)研究所IPK及其合作伙伴開發(fā)的新工藝進(jìn)行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

日常生活中沒有塑料是很難想象的。塑料在包裝和消費(fèi)品中占有重要地位，在汽車和醫(yī)療工程等工業(yè)應(yīng)用中也不可或缺。從化石資源中再利用和回收塑料幾乎是不常見的做法。最重要的是，它們的降解速度非常緩慢，在未來很長一段時(shí)間內(nèi)都會污染環(huán)境。漂浮在海洋上的大片塑料垃圾證明了它們的污染能力。

國際生物經(jīng)濟(jì)研究計(jì)劃

鑒于塑料在世界各地的大量使用，迫切需要制定全球回收戰(zhàn)略。越來越多的政府正在訴諸禁令來遏制日益膨脹的塑料垃圾潮。目前還沒有找到大規(guī)模替代化石塑料的可行方案。正因如此，德國聯(lián)邦教育與研究部（BMBF）與弗勞恩霍夫IPK、柏林工業(yè)大學(xué)生物工藝技術(shù)系、地區(qū)工業(yè)伙伴以及來自馬來西亞、哥倫比亞和美國的國際研究伙伴密切合作，發(fā)起了“國際生物經(jīng)濟(jì)”（Bioökonomie International）研究計(jì)劃。這些研究人員正在開發(fā)一種制造聚合物的方法，而不需要?jiǎng)佑玫V物油、棕櫚油和菜籽油等高級資源，因?yàn)檫@些資源的生產(chǎn)對環(huán)境非常不利。

一種很像聚丙烯的新型塑料

該新工藝將工業(yè)廢料（如含有大量礦物殘?jiān)膹U油脂）轉(zhuǎn)化為聚羥基丁酸酯（PHB）。微生物可以在特殊的發(fā)酵過程中代謝這些殘留物。它們將PHB沉積在細(xì)胞中以儲存能量。“即使塑料從細(xì)胞中溶解，仍然不能用于工業(yè)用途，因?yàn)橛不^程需要的時(shí)間太長了。”弗勞恩霍夫IPK的微生產(chǎn)技術(shù)部門負(fù)責(zé)人Christoph Hein說。在后期生產(chǎn)階段，原料必須與下游的化學(xué)添加劑混合。例如，研究小組調(diào)整了塑化和加工參數(shù)，以調(diào)整再結(jié)晶時(shí)間，以適應(yīng)工業(yè)加工的時(shí)間。所得生物聚合物的性能與聚丙烯相似。但不同的是，這種塑料在6到12個(gè)月內(nèi)就會完全降解。

在這種生產(chǎn)塑料的方法中，微生物在生物技術(shù)過程中合成了整個(gè)聚合物。“為此，我們將廢棄脂肪等生物殘余物轉(zhuǎn)化為可用于技術(shù)用途的聚酯。”Hein說。研究人員和他的團(tuán)隊(duì)選擇了用微生物作為生物催化劑，并用分子方法進(jìn)行了基因改造。借助于化學(xué)凈化工藝和廣泛優(yōu)化的材料，他們已經(jīng)能夠開發(fā)出滿足工業(yè)塑料需求的新型材料系列。

不需要石油類合成成分

這種新工藝不僅完全摒棄了以石油為基礎(chǔ)的合成成分，而且還成為了綠色塑料替代品。自然產(chǎn)生的微生物可以分解這些新開發(fā)的塑料，因此它們不必受到工業(yè)堆肥廠降解物質(zhì)的特殊條件的影響。它們?yōu)橹圃旌徒到庖淮涡援a(chǎn)品和其他一次性物品提供了一個(gè)生態(tài)友好的替代方案。

該工藝也有助于為某些技術(shù)和周期應(yīng)用生產(chǎn)高質(zhì)量的塑料零件。這種產(chǎn)品的規(guī)格要求更高。它們可能必須表現(xiàn)出特定的幾何公差和表面質(zhì)量，或者具有極高精度的可復(fù)制性。研究人員開發(fā)了高度專業(yè)化的復(fù)制工藝來滿足這些要求。