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在一项新的研究中,德克萨斯农工大学的研究人员发现了一种有效的方法,可以利用剩余污泥来制造可生物降解的塑料。研究人员报告说,在红树林中发现的细菌Zobellella denitrificans ZD1可以消耗污泥和废水来生产聚羟基丁酸酯,聚羟基丁酸酯是一种可以替代石油基塑料的生物聚合物。研究人员说,除降低垃圾填埋场和环境的负担外,反硝化细菌ZD1还提供了降低生物塑料生产上游成本的方法,这是使其价格比普通塑料更具竞争力的一步。 “用于培养生物聚合物的细菌的原材料价格占制造生物塑料总生产成本的25-45%。当然,如果我们能够使用更便宜,更容易获得的替代资源,我们就可以大大降低成本。”土木与环境工程系教授Zakri Said Kung-Hui(Bella)Chu。
“我们已经证明了使用市政废水活化污泥和农业及水产养殖工业废水以生产可降解塑料的潜在方法。此外,细菌菌株不需要复杂的灭菌过程即可防止其他微生物的污染,从而进一步减少了生物学操作和塑料的生产成本。”聚羟基丁酸酯是一种新型的生物塑料,当几种细菌在环境中遇到营养失衡时产生。这种聚合物可以用作细菌的补充能量储备,就像动物体内的脂肪沉积一样。大量碳源和氮,磷或氧的消耗将导致细菌稳定地消耗其碳源,并产生聚羟基丁酸酯作为胁迫响应。可以迫使细菌制造多羟基丁酸酯的一种这样的介质是由生物柴油生产的粗甘油。副产品。粗甘油富含碳,并且不含氮,使其成为制造生物塑料的合适原料。但是,粗甘油含有杂质,例如脂肪酸,盐和甲醇,可以防止细菌滋生。与粗甘油一样,废水中的污泥也具有许多相同的脂肪酸和盐。 Chu说,这些脂肪酸对细菌生长的影响,因此对聚羟基丁酸酯生产的影响尚未得到研究。 Chu说:“产生多羟基丁酸酯的细菌种类很多,但只有少数能在高盐环境中存活,而从纯甘油生产多羟基丁酸酯的菌株更少。” “我们研究了这些耐盐菌株是否也可以在粗甘油和废水中生长。”对于他们的研究,Chu和她的团队选择了Zobellella denitrificans ZD1,其自然栖息地是红树林的咸水。然后他们测试了这种细菌的生长及其在纯甘油中产生多羟基丁酸酯的能力。
研究人员还对来自已知聚羟基丁酸酯生产商的其他细菌菌株重复了相同的实验。他们发现反硝化细菌DZ1可以在纯甘油中生长,并且在不含水的情况下与其水含量成比例地产生最大量的聚羟基丁酸酯。接下来,研究团队测试了反硝化细菌ZD1的生长及其在含盐和脂肪酸的甘油中生产多羟基丁酸酯的能力。他们发现即使在这些条件下,甚至在营养均衡的条件下,它也可以有效地生产聚羟基丁酸酯。当他们对高强度合成废水和废水活性污泥的样品进行重复实验时,他们发现细菌仍然可以制造聚羟基丁酸酯,尽管其数量少于粗甘油中的数量。 Chu指出,利用盐环境中反硝化芽孢杆菌ZD1的耐受性,可以避免与其他细菌菌株协同工作。通常需要昂贵的灭菌过程。 “反硝化杆菌ZD1对盐度的自然偏好非常好,因为我们可以根据需要通过添加普通盐来调节废物的化学成分。这种环境对其他菌株有毒。” “因此,我们提供了一种低成本,可持续的制造生物塑料的方法,并提供了另一种重复利用昂贵的生物废物的方法。”
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