清华大学生科院微生物实验室将细菌变成塑料电池
时间:2022-07-19 18:52:13 来源:庆川机械网 浏览量:0
清华大学生科院微生物实验室:将细菌变成塑料
“微生物是一个很奇妙的东西,是很多生产环节的中坚力量,利用得当,可以生产许多材料、化学药品、燃料,而且都是环境友好型的产品。”清华大学生命科学学院微生物实验室(以下简称实验室)主任陈国强在接受《中国科学报》记者采访时表示。
近日,记者走进这所于1986年成立的实验室,这里的科研人员从事的是以微生物为基本原料的生物化工技术研究,这些技术并没有都停留在实验阶段,不少早已得到产业化应用。
经历转型
1994年,陈国强来到微生物实验室,担当主任一职。
由此,实验室开始转向以微生物生物聚酯“聚羟基脂肪酸酯”科研为主,并进入快速发展期,从二元酸研究发展到以分子生物学和基因工程为基础,工业微生物学为支柱,基础研究和应用开发为最终目的的综合实验室。
实验室的研究人员组成,也从单一的微生物专业人员发展到有分子生物学、微生物学、化学、高分子科学和材料科学等专业的多学科队伍。
如今,实验室研究的课题主要是微生物法合成新型材料、手性药物中间体的微生物合成和微生物合成材料的组织工程应用等。这些课题培养了多位能掌握从分子生物学基础出发,到发酵生产工艺建立和产品回收等技能的专业人才。
这里的科研人员利用基因工程、代谢工程,以及合成生物学的方法,得到了很多可以制造不同类型材料的微生物菌种。
陈国强谈到:“我们也与工业界开展合作,使用菌种生产不同类型的材料。国内现在大部分生物聚酯方面的材料,使用的是我们实验室的技术。”
最初的合作研究发展
实验室初期经历过困难时期。陈国强谈到,在2000年以前,实验室得到的科研经费非常少,也正是在那时,与企业的应用开发成为获得研究经费的主要手段。
1997年左右,美国宝洁公司希望实验室能提供一项制造聚羟基脂肪酸酯PHA共聚物的技术。这是一种利用微生物合成技术生产的高分子生物材料,通俗而言就是一种环保塑料,材料的名字叫3-羟基丁酸和3-羟基己酸的共聚物,简称PHBHHx。那时还没有人能够大规模生产这种材料。
在那之前,宝洁生产的产品每年要产生上百万吨塑料废品。这些塑料都是石油化工所制,由于不可降解性会对环境造成污染。他们期望利用PHBHHx制成产品外包装,从而减轻环境压力。
“那是我们实验室第一次做技术转化,开发出了一个菌种,当时还拿到广东的一个发酵厂去做发酵。”陈国强谈到。PHA的优点是生物可降解,利用的是可持续发展的原料,比如淀粉、纤维素材料、脂肪酸等来做发酵原料,培养细菌,通过一定的制备工艺生产出PHA。
陈国强从办公桌边上拿出一袋白色粉末,记者用手触摸,发现其手感和面粉类似,这正是PHA原料。而这种原料可以制作塑料薄膜、塑料包装等材料。
他指着桌边饮水机上的水桶说:“像这种聚乙烯(PE)的塑料是利用石油制造,经过高温、高压、催化剂等手段加工出来的,很难在常温常压下降解。而微生物生产塑料,只需30℃左右、一个大气压的条件下,通过特有工业装置(发酵罐)就能制备出来,生产手段非常环保。”
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