日前，國(guó)際權(quán)威期刊《自然》報(bào)道了國(guó)內(nèi)外研究人員為解決塑料污染問(wèn)題提出的三種策略及其標(biāo)志性研究成果，南京工業(yè)大學(xué)生物與工程學(xué)院姜岷教授領(lǐng)銜的合成生物工程團(tuán)隊(duì)在塑料生物降解領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展位列其中。

酶催化降解

“除了通過(guò)經(jīng)濟(jì)懲處或政策杠桿等限塑措施外，塑料處置大致可歸為分類(lèi)回收再造、焚燒供熱發(fā)電、化學(xué)分解循環(huán)、填埋集中處理等。”姜岷介紹，當(dāng)前塑料垃圾處置主要以物理回收和化學(xué)回收為主，但新舊塑料混合改性再造，在提高塑料使命的同時(shí)，會(huì)使塑料成分氧化斷鏈最終導(dǎo)致壽命終結(jié)。焚燒雖快速，但存在二氧化碳和毒性物質(zhì)排放問(wèn)題；化學(xué)循環(huán)分解可將有機(jī)小分子化合物作為新的基礎(chǔ)化工原料，但其投資、技術(shù)和環(huán)境高；填埋處置會(huì)造成巨量的碳資源浪費(fèi)。

“酶催化降解可以在溫和條件下將聚合物解聚為單體或低聚物，用來(lái)制造與原生塑料性質(zhì)相同的再生塑料，達(dá)到閉環(huán)回收的目的，使得無(wú)限期地回收塑料成為可能?！痹搱F(tuán)隊(duì)董維亮教授在垃圾填埋場(chǎng)、森林和海洋中篩選出20多株能夠分解聚氨酯塑料（PU）的微生物，并在挖掘改造關(guān)鍵的塑料解聚酶，這些微生物和酶在2-3天的時(shí)間內(nèi)，能將90%以上的PU降解，極大地推動(dòng)了塑料酶催化解聚技術(shù)的發(fā)展。

PET塑料解聚酶

對(duì)“白色污染”家族中，另一支脈聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）的降解，目前主要通過(guò)物理方法進(jìn)行降級(jí)利用，如制作滌綸衣服等；通過(guò)化學(xué)工程手段煉制出對(duì)苯二甲酸、乙二醇等單體，進(jìn)而進(jìn)行同級(jí)循環(huán)。而該團(tuán)隊(duì)周杰副教授通過(guò)合成生物學(xué)手段對(duì)PET塑料解聚酶進(jìn)行再設(shè)計(jì)，通過(guò)酶法解聚可實(shí)現(xiàn)其完全解聚與循環(huán)利用，杜絕微塑料、微顆粒的產(chǎn)生。目前，此降解方法進(jìn)展順利，原料預(yù)處理、酶制劑生產(chǎn)、原料催化解聚等技術(shù)已進(jìn)入中試驗(yàn)證階段，正在與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化合作洽談。

技術(shù)成果被中國(guó)石化應(yīng)用

“努力通過(guò)生物合成的方式加快對(duì)廢棄碳資源研究，做到變廢為寶、友好環(huán)境?！遍L(zhǎng)期以來(lái)，姜岷團(tuán)隊(duì)一直致力于通過(guò)生物降解方法治理環(huán)境問(wèn)題，為發(fā)展低碳、綠色、循環(huán)的生物經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支持。他們通過(guò)混菌體系的合理設(shè)計(jì)和構(gòu)建，將難以降解的秸稈、餐廚垃圾、廢棄塑料等轉(zhuǎn)化為有用化學(xué)品，技術(shù)成果被中國(guó)石化集團(tuán)公司應(yīng)用?！坝媒斩?、工業(yè)廢氣和固體廢棄物為原料制成琥珀酸、丁二酸，既解決了污染問(wèn)題，又使得低附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又祷瘜W(xué)品?！辩晁峋哂蟹浅V泛的用途，可廣泛用于合成生物可降解塑料，也可用作食品添加劑、防腐劑、解毒劑和用于合成鎮(zhèn)靜劑、止血藥、抗生素等。

與態(tài)創(chuàng)生物科技（廣州）有限公司合作

2022年，該團(tuán)隊(duì)信豐學(xué)教授與態(tài)創(chuàng)生物科技（廣州）有限公司合作，布局百萬(wàn)噸級(jí)可降解生物塑料（PSB）項(xiàng)目。PBS是一種在自然界中細(xì)菌或酶的作用下可完全生物降解聚合物，被視為環(huán)境友好型材料中的“潛力股”。按照原料來(lái)源，PSB可分為石油基PBS與生物基PBS兩大類(lèi)。長(zhǎng)期以來(lái)，全生物基PBS囿于成本問(wèn)題，不能很好地進(jìn)入市場(chǎng)。姜岷團(tuán)隊(duì)在生物基PBS核心原料丁二酸工業(yè)菌株構(gòu)建過(guò)程中省去了有氧菌體的培養(yǎng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“一步厭氧”，從而大幅降低成本，使生物基PBS的成本直接追平石油基PBS。此外，還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)1公斤丁二酸固定0.37公斤的二氧化碳。“努力讓合成生物模式改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，為構(gòu)建綠色低碳經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)力量?！睉B(tài)創(chuàng)生物創(chuàng)始人兼CEO張志乾說(shuō)，此次的合作，立足于助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、減少環(huán)境污染。

姜岷教授團(tuán)隊(duì)

據(jù)悉，姜岷教授先后主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目20余項(xiàng)，他所負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)室獲批江蘇省教育廳首批認(rèn)定的“中德廢棄碳資料生物煉制國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”和石化聯(lián)合會(huì)“廢塑料生物催化解聚與循環(huán)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，所領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)是中歐組織間合作研究項(xiàng)目MIX-UP助力實(shí)現(xiàn)“碳中和”成員，這是一個(gè)由歐洲和中國(guó)的14個(gè)機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)盟。

中方姜岷教授與歐方Lars M. Blank教授聯(lián)合牽頭申報(bào)的MIX-UP項(xiàng)目曾獲2019年度國(guó)家自然科學(xué)基金組織間合作項(xiàng)目NSFC-EU項(xiàng)目（中歐）支持的高強(qiáng)度組織間合作研究項(xiàng)目，以完成利用微生物將塑料解聚成其組成的單體或低聚物并制造新的塑料，建立以“降塑再造”為核心理念的廢塑料生物煉制體系。