微藻生物基塑料产品,你了解吗?

藻细胞的电镜照(左边图为正常藻细胞,中间和右边图为产生PHB的藻细胞,白色颗粒即PHB)

“二氧化碳减排和可再生资源利用是当前全世界都在倡导的共同话题。生物基塑料来自于生物资源,可减少石油的使用,具有低碳、环保、环境友好的优点。似乎“万能”的微藻在哪里都有它们的身影,基于微藻的生物塑料及其产品也已经问世了”

1 微藻与树脂混合的生物塑料

2017年英国 VivoBareFoot公司(鞋制造商)与美国的BLOOM公司(微藻生物塑料材料制造商)一起合作首次生产出了由微藻生物塑料泡沫材料制成的鞋子。目前,在VivoBareFoot的官网,下图中由微藻生物塑料材料制成的鞋子售价139.95美元(约881元人民币)。

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公司和美国Surftech公司(著名的冲浪运动器材制造商)达成合作,将利用微藻生物塑料制作环境友好型的冲浪板,以降低石化基塑料的使用,减少环境污染,尤其是海洋环境中塑料垃圾的污染问题。该款冲浪板计划将在2018年上市销售。

那么如何将微藻变成塑料呢?

简单来说,微藻中含有大量的蛋白质,其是由氨基酸组成的聚合链,当施加热机械力时,蛋白质发生变性,会沿着机械力的方向变形和延展。因此,首先将微藻与热塑性树脂混合、当机器对混合物进行高温挤压时,蛋白质发生变性,微藻和树脂会沿着应力方向延伸并结合在一起。

在热机械力实加过程中,微藻细胞逐渐融合在一起(从左往右)
在热机械力实加过程中,微藻细胞逐渐融合在一起(从左往右)

目前,BLOOM公司和合作伙伴Algix公司生产的微藻生物塑料泡沫材料中微藻含量一般在50%左右,树脂含量也为50%左右。据报道,该公司微藻生物塑料中的微藻并不是通过培养获得,而是从湖泊、河流、池塘中通过专门开发的微藻采收设备收集的自然生长的微藻(包括水化爆发时产生的大量微藻)。以此,来实现自然环境水质净化、废弃生物资源化利用,同时降低生产成本。

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年美国加州大学圣地亚哥分校、Arctic Foam公司和Solazyme公司一起合作开发出了一款全新的冲浪板,其主要材料聚亚安酯是由藻油合成。微藻中富含油脂,可先将藻细胞中的油脂提取后转化成多元醇,然后混合硅酸盐和催化剂合成聚亚安酯膨化泡沫材料。

聚亚安酯膨化泡沫材料
聚亚安酯膨化泡沫材料

3 微藻细胞合成生物塑料

聚羟基丁酯(PHB)是一种生物可降解塑料材料,目前可由微生物发酵获得。有研究者将微生物中合成PHB的关键酶导入到三角褐指藻中,成功地在藻细胞内合成了PHB,但与微生物发酵法相比,目前利用微藻合成PHB的效率相对较低,还需要进一步开展相关研究,以提高生产效率。

藻细胞的电镜照(左边图为正常藻细胞,中间和右边图为产生PHB的藻细胞,白色颗粒即PHB)
藻细胞的电镜照(左边图为正常藻细胞,中间和右边图为产生PHB的藻细胞,白色颗粒即PHB)

目前,采用微藻与树脂的混合生物塑料无论从技术角度,还是经济性方面均具备了商业化应用的价值,而后两者——藻油合成聚亚安酯和藻细胞自身合成PHB在技术上具有一定的可行性,但在经济性方面,离商业化应用还是存在着较大差距。

 

Related Posts

Read More

微藻-益生菌-纳米酶机器人用于缓解肠道炎症和微生物群失调

炎症性肠病(IBD)以持续性肠道炎症、屏障受损和菌群失调为特征,传统疗法存在氧化应激、益生菌定植不足等问题。本研究开发口服微纳米机器人SP@LP@AuCe,以螺旋藻为载体,搭载AuCe纳米酶修饰的植物乳杆菌,三者协同作用,在DSS诱导小鼠模型中显著缓解炎症、修复屏障、恢复菌群平衡,为IBD治疗提供新途径。…

Read More

莱茵衣藻对昼夜强光与弱光的适应具有高度可塑性

本研究探讨既往光适应对莱茵衣藻昼夜光强变化适应度的影响及光保护策略调整速率,通过同步化群体对照实验、转录组与蛋白质组分析发现,藻细胞可通过类囊体膜结构、光保护能力及基因表达的协同调整快速适应光强变化,证实其具有极强的环境可塑性,为藻类光适应分子机制研究提供依据。…

Read More

小球藻来源的细胞外囊泡纳凝胶通过抑制cGAS–STING治疗放射性肺损伤

放射性肺损伤(RILI)缺乏有效治疗策略,本研究首次从小球藻中提取细胞外囊泡(EVs),结合cGAS抑制剂RU.521构建纳米凝胶(RU.521-EVs NPs)。该凝胶可协同抑制cGAS-STING通路、降低促炎因子分泌,在RILI小鼠模型中展现显著抗炎抗纤维化作用且无全身毒性,为RILI治疗及临床转化提供新策略。…