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伯克利实验室：可无限回收的生物基塑料PDK！

时间：2023-08-08 来源： 浏览：

伯克利实验室：可无限回收的生物基塑料PDK！

生物基能源与材料
生物基能源与材料

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收录于合集

以下文章来源于合成生物学与绿色生物制造 ，作者星辰

合成生物学与绿色生物制造 .

绿色生物制造，未来的零碳生产方式

科学家们对微生物进行改造，制造可回收塑料的原料，用生物基替代品取代有限的、污染性的石化产品。该新研究表明， 可无限再生回收的生物基塑料 不仅是可能的，而且性能将优于石化塑料。

要 点

合成生物学与绿色生物制造

  • 研究人员对 大肠杆菌 进行了改造，将植物中的糖转化为生物可再生塑料的原料（生物基三乙酸内酯，bioTAL）。

  • 这些生物可再生塑料被称为 PDK（聚（二酮烯胺）） ，是一种可以一次又一次有效回收的新型塑料。

  • 用生物替代品替代石化产品扩大了 PDK 的工作温度，从而在汽车行业及其他领域开辟了应用

  • 即使经过适度的改进，在短期内使用生物基产品也可能比石化基更环保、更便宜。

来源：伯克利实验室
7月27日， 伯克利实验室 在《 Nature Sustainability 》期刊上发表的一项研究 中，研究人员成功地改造了微生物，以制造 一种可无限回收的塑料（称为聚（二酮烯胺）或 PDK）的生物基原料产品 。
这一发现来自能源部劳伦斯伯克利国家实验室（即伯克利实验室）三个平台的专家之间的合作：分子工厂、联合生物能源研究所（JBEI）和先进光源。
领导该项目的 Molecular Foundry 科学家 Brett Helms 表示“这是第一次研究将生物基原料过渡到 PDK 产品中去，也是第一次看到相对于使用石化产品的生物优势，无论是在材料特性还是大规模生产成本方面。”
与传统塑料不同， PDK（生物基聚（二酮烯胺））可以反复解构为原始构件并形成新产品，且质量不会受到影响 。PDK 最初使用源自石化产品的构建模块，但这些成分可以重新设计并通过微生物来生产。现在，经过四年的努力，合作者已经操纵大肠杆菌将植物中的糖转化为一些起始材料——一种被称为三乙酸内酯（bioTAL）的分子——并生产出 生物基含量约为 80% 的 PDK 。
原始 bioTAL（左）可以与其他化学品结合并加工成生物可再生、可回收的 PDK 塑料（右）；图片来源：Jeremy Demarteau/伯克利实验室
PDK是什么？ PDK可用于多种产品，包括粘合剂、计算机电缆或表带等柔性物品、建筑材料以及“坚韧热固性材料”（通过固化过程制成的硬质塑料）。
研究人员惊讶地发现， 与石化基的相比，将bioTAL加入材料中后，其工作温度范围扩大了 60 摄氏度 。这为在需要特定工作温度的物品中使用 PDK 开启了大门，包括运动装备和保险杠或仪表板等汽车零件。
生物基PDK或将解决塑料垃圾问题
联合国环境规划署估计，全球每年产生约 4 亿吨塑料垃圾，预计到 2050 年这一数字将攀升至 10 亿吨以上。在已产生的 70 亿吨塑料垃圾中，只有约10 %已被回收，而大部分则被丢弃到垃圾填埋场或焚烧。
图片显示了 PDK 塑料在放入酸性溶液中时容易分解 。酸有助于破坏单体（塑料的组成部分）之间的键，并将它们与赋予塑料外观和感觉的化学添加剂分开。（图片来源：Peter Christensen/伯克利实验室）
该项研究还建立在 2021 年环境和技术分析的基础上，该分析表明，如果大规模生产，PDK 塑料可以与传统塑料相比具有商业竞争力。

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