微藻生物基塑料產(chǎn)品,你了解嗎?

藻細胞的電鏡照(左邊圖為正常藻細胞,中間和右邊圖為產(chǎn)生PHB的藻細胞,白色顆粒即PHB)

“二氧化碳減排和可再生資源利用是當前全世界都在倡導(dǎo)的共同話題。生物基塑料來自于生物資源,可減少石油的使用,具有低碳、環(huán)保、環(huán)境友好的優(yōu)點。似乎“萬能”的微藻在哪里都有它們的身影,基于微藻的生物塑料及其產(chǎn)品也已經(jīng)問世了”

1 微藻與樹脂混合的生物塑料

2017年英國?VivoBareFoot公司(鞋制造商)與美國的BLOOM公司(微藻生物塑料材料制造商)一起合作首次生產(chǎn)出了由微藻生物塑料泡沫材料制成的鞋子。目前,在VivoBareFoot的官網(wǎng),下圖中由微藻生物塑料材料制成的鞋子售價139.95美元(約881元人民幣)。

微藻生物塑料材料制成的鞋子
微藻生物塑料材料制成的鞋子

同年,BLOOM公司和美國Surftech公司(著名的沖浪運動器材制造商)達成合作,將利用微藻生物塑料制作環(huán)境友好型的沖浪板,以降低石化基塑料的使用,減少環(huán)境污染,尤其是海洋環(huán)境中塑料垃圾的污染問題。該款沖浪板計劃將在2018年上市銷售。

那么如何將微藻變成塑料呢?

簡單來說,微藻中含有大量的蛋白質(zhì),其是由氨基酸組成的聚合鏈,當施加熱機械力時,蛋白質(zhì)發(fā)生變性,會沿著機械力的方向變形和延展。因此,首先將微藻與熱塑性樹脂混合、當機器對混合物進行高溫擠壓時,蛋白質(zhì)發(fā)生變性,微藻和樹脂會沿著應(yīng)力方向延伸并結(jié)合在一起。

在熱機械力實加過程中,微藻細胞逐漸融合在一起(從左往右)
在熱機械力實加過程中,微藻細胞逐漸融合在一起(從左往右)

目前,BLOOM公司和合作伙伴Algix公司生產(chǎn)的微藻生物塑料泡沫材料中微藻含量一般在50%左右,樹脂含量也為50%左右。據(jù)報道,該公司微藻生物塑料中的微藻并不是通過培養(yǎng)獲得,而是從湖泊、河流、池塘中通過專門開發(fā)的微藻采收設(shè)備收集的自然生長的微藻(包括水化爆發(fā)時產(chǎn)生的大量微藻)。以此,來實現(xiàn)自然環(huán)境水質(zhì)凈化、廢棄生物資源化利用,同時降低生產(chǎn)成本。

Algix公司的藻-聚丙烯均聚物塑料材料和藻-共聚聚丙烯塑料材料
Algix公司的藻-聚丙烯均聚物塑料材料和藻-共聚聚丙烯塑料材料

2 微藻油合成生物塑料

2015年美國加州大學(xué)圣地亞哥分校、Arctic Foam公司和Solazyme公司一起合作開發(fā)出了一款全新的沖浪板,其主要材料聚亞安酯是由藻油合成。微藻中富含油脂,可先將藻細胞中的油脂提取后轉(zhuǎn)化成多元醇,然后混合硅酸鹽和催化劑合成聚亞安酯膨化泡沫材料。

聚亞安酯膨化泡沫材料
聚亞安酯膨化泡沫材料

3 微藻細胞合成生物塑料

聚羥基丁酯(PHB)是一種生物可降解塑料材料,目前可由微生物發(fā)酵獲得。有研究者將微生物中合成PHB的關(guān)鍵酶導(dǎo)入到三角褐指藻中,成功地在藻細胞內(nèi)合成了PHB,但與微生物發(fā)酵法相比,目前利用微藻合成PHB的效率相對較低,還需要進一步開展相關(guān)研究,以提高生產(chǎn)效率。

藻細胞的電鏡照(左邊圖為正常藻細胞,中間和右邊圖為產(chǎn)生PHB的藻細胞,白色顆粒即PHB)
藻細胞的電鏡照(左邊圖為正常藻細胞,中間和右邊圖為產(chǎn)生PHB的藻細胞,白色顆粒即PHB)

目前,采用微藻與樹脂的混合生物塑料無論從技術(shù)角度,還是經(jīng)濟性方面均具備了商業(yè)化應(yīng)用的價值,而后兩者——藻油合成聚亞安酯和藻細胞自身合成PHB在技術(shù)上具有一定的可行性,但在經(jīng)濟性方面,離商業(yè)化應(yīng)用還是存在著較大差距。

 

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