通过化学和生物过程使塑料更具可回收性

研究人员Melissa Tumen-Velasquez与微生物合作，了解生物如何消耗塑料并将其分解为可用于制造高价值产品的化学成分。

从汽水瓶到汽车保险杠，再到管道，电子产品和包装，塑料已成为我们生活中无处不在的一部分。材料的进步已使塑料具有低成本，柔性，卫生，轻便，耐用和易于获得的特点。虽然某些塑料是可回收的，但只有一小部分（根据美国环境保护署的数据，2017年全国约8.4％）被回收了。绝大多数堆积在我们的垃圾填埋场和海洋中。

为了帮助解决这个问题，能源部橡树岭国家实验室的研究人员正在加入生物优化技术，以使热塑性塑料远离垃圾填埋场和环境，或与BOTTLE联盟。

ORNL科学家将与其他国家实验室合作，通过设计来支持可回收利用的新塑料，并定制微生物和工艺，以将当前的塑料分解成可用于制造高价值产品的化学构件。

这些努力同时旨在减少垃圾填埋场的浪费，并通过可再生的有价值化学物质的产生来发展国家的生物经济。

国家可再生能源实验室高级研究员，瓶装协会负责人格雷格·贝克汉姆（Greg Beckham）说：“几乎在研究人员正在寻找的任何地方都发现了塑料污染。”“除了堆积在垃圾填埋场并在我们的海洋中造成垃圾碎片之外，最近的工作表明，微塑料颗粒正以惊人的速度积聚在我们的荒野地区-每年有超过1,000公吨的风和雨水在美国西部的偏远地区落下状态。”

他补充说：“财团的最大优势是每个合作伙伴为实现解决世界上最大的环境问题之一的共同目标而共同努力的热情。”

研究人员Adam Guss和Melissa Tumen-Velasquez与微生物一起研究了生物如何消耗塑料并将其分解为可用于制造高价值产品的化学成分。

BOTTLE团队将共同努力，开发新的，选择性的和可扩展的技术，以结合化学和生物工艺对当今的塑料产品进行解构。然后可以将解构后的原材料升级为更高价值的材料，或用于制造旨在促进回收的新塑料产品。

ORNL的亚当·古斯（Adam Guss）致力于将废塑料升级为新的更有价值的化学物质的生物手段。Guss是生物科学部的遗传和代谢工程师，他正在开发新的工具来修饰非模型微生物，这些非模型微生物在实验室中很难生长，并且不像模型微生物（例如大肠杆菌和酵母。

最近，他领导了一个ORNL团队，该团队修改了一个微生物以同时消耗木质纤维素生物质中最丰富的五种成分，这是朝着将植物转化为可再生燃料和化学物质的经济有效的生化转化过程迈出的重要一步。

Guss热衷于应用类似的工具和方法对微生物进行工程改造，以使塑料再生。

古斯说：“环境中的微生物具有惊人的基因和代谢途径，对于将塑料转化为新的化学物质可能非常有用，但其中许多生物尚未被发现。”“通过发现这些生物并发现涉及的基因，我们可以设计微生物以将复杂的塑料废料转化为新的工业化学品。”

Guss和合作者现在正在从土壤，堆肥和其他可在解构后的塑料上生长的环境中分离细菌。通过更好地了解目标微生物及其现有的代谢途径，Guss和他的合作者可以提高生物体消耗塑料并将其转化为新分子的效率。这些生物过程可以产生生产下一代易于回收利用的塑料所需的化学成分。

贝克汉姆说：“尽管塑料对于现代生活至关重要，但塑料废物目前可以在生物圈中生存数个世纪。”“将需要采取全球规模的紧急行动，以阻止进入垃圾填埋场和自然世界的塑料浪潮。克服这些挑战是BOTTLE使命的核心。”

瓶包括来自国家可再生能源实验室，ORNL，阿贡国家实验室，洛斯阿拉莫斯国家实验室和SLAC国家加速器实验室的研究人员；科罗拉多州立大学；麻省理工学院；蒙大拿州立大学；西北大学和朴次茅斯大学。

这项工作是美国能源部“塑料创新挑战赛”的重要组成部分，该挑战赛旨在在2030年之前加速节能塑料再生技术的创新。该研究由美国能源部生物能源技术办公室和能源效率和可再生能源办公室内的先进制造办公室资助。