具有耐食性的耐盐细菌可制成可生物降解的塑料

每年产生700万吨的污水污泥，足以填满2500个奥林匹克大小的游泳池。尽管这些废物的一部分被重新用于粪便和其他土地用途，但仍有大量垃圾被填埋。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利用剩余污泥制造可生物降解塑料的有效方法。

在9月号的《化学学会(ACS)欧米茄》杂志上，研究人员报告说，在红树林中发现的Zobellella denitrificans ZD1细菌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用来代替石油的生物聚合物。基塑料。研究人员说，除减轻垃圾填埋场和环境的负担外，脱氮Zobellella ZD1还提供了一种降低生物塑料生产上游成本的方法，这是使它们比普通塑料更具价格竞争力的一步。

“培育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%至45%。当然，如果我们能够利用更便宜且易于获得的替代资源，则可以大大降低成本， ” Zachry土木与环境工程系教授Kung-Hui(Bella)Chu说。“我们已经证明了使用市政废水活化污泥以及农业和水产养殖工业废水制造可生物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来防止其他微生物的污染，从而进一步减少了操作和生物塑料的生产成本。”

聚羟基丁酸酯是一类新兴的生物塑料，当几种细菌在其环境中遇到营养失衡时，就会产生这种物质。这种聚合物可作为细菌的补充能量储备，类似于动物体内的脂肪沉积。特别地，大量的碳源和氮，磷或氧的消耗会导致细菌不规律地消耗其碳源并产生多羟基丁酸酯作为应激反应。

可以迫使细菌制造多羟基丁酸酯的一种这样的培养基是粗甘油，它是生物柴油生产的副产品。粗甘油富含碳，并且没有氮，使其成为制备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，它们会阻止细菌生长。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以及因此对多羟基丁酸酯生产的影响尚未得到检验。

Chu说：“有多种细菌可以制造聚羟基丁酸酯，但只有少数能在高盐环境中生存，而从纯甘油中生产聚羟基丁酸酯的菌株则更少。” “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以及在纯甘油中产生多羟基丁酸酯的能力。研究人员还用已知的多羟基丁酸酯生产商的其他细菌菌株重复了相同的实验。他们发现反硝化杆菌DZ1能够在纯甘油中壮成长，并产生与其水量成正比的最大量的多羟基丁酸酯，而无水。

接下来，研究小组测试了反硝化细菌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，即使在平衡的营养条件下，它也能有效地生产聚羟基丁酸酯。当他们在高强度合成废水和废水活化的污泥样品中重复实验时，他们发现细菌仍然能够制造聚羟基丁酸酯，尽管数量要少于粗甘油中的数量。

Chu指出，通过利用反硝化细菌ZD1对盐分环境的耐受性，可以避免在与其他细菌菌株协同工作时通常需要的昂贵的灭菌过程。

她说：“反硝化杆菌ZD1对盐度的天然偏爱是极好的，因为如果需要，我们可以通过添加普通盐来调整废物的化学组成。这种环境对其他细菌菌株有毒。” “因此，我们提供了一种低成本，可持续的方法来制造生物塑料，并提供了另一种方法来重新利用成本高昂的生物废物。”

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