捕獲甲烷生產(chǎn)的生物塑料PHA可完全生物降解

塑料污染已經(jīng)成為當今面臨最重要的環(huán)境問題之一，全球每年產(chǎn)生約4.3億噸塑料。塑料污染不僅會破壞生態(tài)系統(tǒng)，加劇氣候變化，更會危害人類的健康。

因此，需要尋找解決塑料污染的有效方案。聯(lián)合國環(huán)境署的一份報告提出了一種系統(tǒng)性變革方法，加速三大關鍵轉(zhuǎn)變即重復利用、回收以及調(diào)整定位與多樣化，并采取行動，處理塑料污染的遺留問題。其中，“調(diào)整定位”和“多樣化”是指促進市場轉(zhuǎn)向更可持續(xù)的塑料替代品。

近日，生物制造公司Mango Materials正在利用微生物將廢氣甲烷轉(zhuǎn)化為多種可生物降解的天然生物聚合物，包括聚羥基脂肪酸酯（PHA） 顆粒。這種PHA可用于生產(chǎn)環(huán)保生物塑料產(chǎn)品，成為化妝品包裝和紡織品的聚酯替代品。

該公司指出，其目標是通過利用PHA替代塑料同時應對塑料污染和氣候變化。這種PHA生物聚合物塑料可生物降解，這意味著有可能大大減少塑料污染，并且甚至可以在海洋中自然降解，同時消耗甲烷以應對氣候變化。

這家公司成立于2010年，位于美國加利福尼亞州，由3位女性科學家莫莉·摩斯、艾利森·皮耶亞以及安妮·肖爾-吉梅內(nèi)斯創(chuàng)辦。此前入選《生物燃料文摘》“顛覆世界的下一個50家公司”之一，它還被列入“全球清潔技術100強”。

“我們正在將甲烷轉(zhuǎn)化為下一代可持續(xù)材料， 相信未來是可生物降解的?！?摩斯說。

斯坦福校友創(chuàng)辦，捕獲甲烷生產(chǎn)PHA

皮耶亞說：“傳統(tǒng)的塑料和聚酯正在破壞地球，我們制造替代品來挽救這一切。我們認為生物聚合物對于保持自然環(huán)境的原始狀態(tài)至關重要，PHA可以提供一種與自然完全和諧的解決方案。不過，現(xiàn)階段此類材料生產(chǎn)成本比較高，其中糖作為原料造成的高成本是限制PHA廣泛應用的主要因素之一?！?/p>

與以糖為原料不同，Mango Materials采用了廢氣作為原料。事實上，該公司建立在其首席執(zhí)行官摩斯和首席技術官皮耶亞的博士研究基礎上。在斯坦福大學從事博士研究期間， 她們研究了利用甲烷生產(chǎn)P H A生物聚合物作為塑料替代品及其在厭氧條件下的生物降解。當時她們更關注了解實驗室的生產(chǎn)過程， 畢業(yè)后決定將這項創(chuàng)新技術帶到實際應用中并推進商業(yè)化。

摩斯在風險投資行業(yè)從事了短暫的咨詢， 這進一步促使她成立MangoMaterials。皮耶亞在公司擔任首席技術官，她的研究重點是闡明PHA在甲烷氧化細胞中的作用，并利用這些知識篩選轉(zhuǎn)化甲烷的微生物，提高PHA的產(chǎn)量。目前，她領導Mango Materials技術的規(guī)?；Ｗ⒂诶门f金山灣區(qū)廢水處理廠的廢棄甲烷氣體生產(chǎn)PHA。

后續(xù)，第三位聯(lián)合創(chuàng)始人肖爾-吉梅內(nèi)斯也加入了公司，她在公司擔任首席運營官。在博士期間，她專注于研究基于厭氧消化的生物強化，提高甲烷產(chǎn)量。她的職業(yè)生涯以甲烷為中心，曾在廢水處理、垃圾填埋場、農(nóng)業(yè)等多個行業(yè)工作，監(jiān)控各種規(guī)模降解設施，并管理多個甲烷相關項目。

成立后的公司Mango Materials一直在擴展這項創(chuàng)新制造技術，專注于將廢棄碳排放物轉(zhuǎn)化為可生物降解的生物聚酯纖維，并增加從甲烷中提取PHA的產(chǎn)量。

具體來說，該公司開發(fā)了一種新型氣體發(fā)酵工藝，以溫室氣體甲烷為原料，利用天然細菌發(fā)酵生成天然無毒的生物聚合物PHA，這種顆粒可轉(zhuǎn)化為紡織品纖維或者塑料制品，且可在多種環(huán)境中生物降解。結(jié)束使用后，這些塑料制品會被送到現(xiàn)代化廢物處理設施或垃圾填埋場處理，通過厭氧降解轉(zhuǎn)化為甲烷，這又可作為PHA的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)塑料制品的回收降解和原料供應。

而為了獲得豐富的甲烷原料，該公司正在與多家廢水處理廠、垃圾填埋場和農(nóng)業(yè)設施等甲烷生產(chǎn)商合作，探索在現(xiàn)有設施中將甲烷轉(zhuǎn)化為PHA的技術。比方說，將設施安裝在位于舊金山灣區(qū)的一家廢水處理廠內(nèi)，這樣可以將廢水處理過程中捕獲的甲烷及時“喂”給細菌。

“ 我們最終的目標是通過甲烷轉(zhuǎn)化為PHA的同時解決氣候變化和塑料污染兩大環(huán)境問題?！蹦λ拐f。

率先關注紡織和化妝品市場

目前，這家公司已經(jīng)開發(fā)了端到端解決方案，并與整個供應鏈的公司合作，包括原材料供應商、制造過程、零售和品牌產(chǎn)品以及甲烷制造商。

Mango Material方面表示，現(xiàn)階段，公司正在與紡織和化妝品市場的合作伙伴一起開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。根據(jù)客戶需求定制化生產(chǎn)PHA，可用作生產(chǎn)紡織纖維等等。

根據(jù)官網(wǎng)的介紹，Mango Material使用其專有的技術平臺YOPP生產(chǎn)最佳配方、可生物降解的PHA顆粒，可用于不同的供應鏈中，可生產(chǎn)注塑、熔紡纖維或薄膜和片材等等。

注塑成型適合剛性、可模壓產(chǎn)品，例如瓶蓋、瓶子和其他難以回收的小型包裝物品；纖維級顆粒是石油基聚酯的可持續(xù)替代品，可用于將纖維熔融紡絲成鞋、運動服、背包、繩索等；薄膜級PHA顆粒專為薄膜和片材應用而開發(fā)，滿足難以回收的軟包裝的需求。

這類PHA在多種環(huán)境中可完全生物降解、易于堆肥、可完全定制，且由于使用了低成本原料甲烷而降低了生產(chǎn)成本、提高了競爭力。

“ 我們正在商業(yè)化的道路上穩(wěn)步前進，聯(lián)合開發(fā)項目提供了為一系列新產(chǎn)品配制PHA的機會，最終將擴大市場。我們還在繼續(xù)改進我們的配方并進行更多的熔融加工試驗。看到服裝行業(yè)市場的強烈興趣非常令人興奮。為了在價格上與石油基塑料競爭，我們專注于將技術擴大到商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模；從長遠來看，我們將驗證甲烷發(fā)酵技術的使用并證明制造工藝的可擴展性?！蹦λ拐f。 （綜合整理報道）（策劃/多洛米）