导读:面对全球性的塑料污染难题,除了从末端减少和使用,能否从源头创造新的可能?一家源于清华的创业团队,正尝试用合成生物学技术,将餐厨废油转化为可完全自然降解的塑料替代品。
“在过去30年间,基于石油化工的材料创新投资回报率已明显降低,真正落地的新材料只有0.5个。”
在“森友会”的分享中,蓝晶微生物的杜长江展示了一组令人深思的数据。这“0.5个”新材料,指的是近年来常见的聚乳酸(PLA)吸管,它是一种半生物半化工的材料。这一背景揭示了一个严峻的现实:传统的塑料生产路径不仅面临环境压力,其本身的创新也已陷入瓶颈。
正是这种危机感,催生了对于全新技术路线的探索。合成生物学——这一诞生仅约20年的年轻学科,开始进入公众视野,并被寄予厚望。
技术原理:把微生物变成“细胞工厂”
合成生物学是什么?杜长江用一个简洁的模型进行了解释:利用自然界中天然、可再生的基础物质(如淀粉、葡萄糖、植物油)作为原料,喂养给经过基因改造的特定微生物,让这些微生物像“细胞工厂”一样,通过自身代谢,将原料转化为我们所需的各种产品。
其研发过程遵循一个“设计-构建-测试-学习”的循环。科学家先设计代谢路径,再构建菌株进行测试,并根据反馈不断优化。尽管原理清晰,但在十几年前,这一过程效率极低。近十年的技术飞跃,特别是基因测序、DNA合成和基因编辑这三大技术的成熟,才使得对微生物基因进行高效、精准的“读写编辑”成为可能,大大加速了合成生物学的实际应用。
核心应用:用“餐厨废油”生产可降解材料PHA
蓝晶微生物聚焦的核心产品之一,是一种名为PHA(聚羟基脂肪酸酯) 的生物高分子材料。PHA最显著的特性在于其可完全生物降解性。
与需要在特定工业堆肥条件下才能降解的PLA不同,PHA在自然环境中,包括土壤、海水甚至家庭下水道中,都能被微生物自然分解为二氧化碳和水,从根本上避免了微塑料的残留问题。
更具突破性的是其生产原料。团队正致力于利用餐厨废油来生产PHA。这意味着,一条“变废为宝”的循环路径得以建立:人们消费后产生的餐厨废油,可以成为制造新型环保材料的起点,从而在源头上减少对化石能源的依赖,并解决废弃油脂的处理难题。
潜力与挑战:从实验室走向市场的漫漫长路
尽管前景广阔,但合成生物学产品的商业化之路并非坦途。杜长江坦言,其挑战在于漫长的研发周期和高昂的生产成本。
以PHA为例,从实验室的菌株构建,到最终实现规模化、低成本的生产,需要攻克发酵和纯化等多个技术环节的瓶颈。只有当产品的经济性能够与传统塑料竞争时,这项技术才能真正具备大规模替代的可能性。
目前,团队正积极与品牌方合作,探索PHA在包装等场景的应用,希望通过产业链上下游的协同,共同推动这一新材料走向市场。
结语:一种新的思维方式
合成生物学为“零废弃”提供的,不仅仅是一种新材料,更是一种新的思维方式:即模仿自然界的循环法则,利用生物体自身的智慧来生产人类所需,并确保其最终能无害地回归自然。
这条技术路径虽然漫长,但其指向的未来图景清晰而动人:那是一个将废弃资源视为“原料”,将生产过程融入自然循环的未来。这或许正是我们在应对复杂环境挑战时,最需要拥抱的科技创新方向。