传统废塑料PET制备可降解塑料PHA方面取得新进展

传统塑料污染已严重威胁生态环境和人类健康, 生物降解塑料—聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为传统塑料的替代品已受到广泛关注. 然而, 高昂的生产成本限制了其大规模应用. 利用废弃塑料作为微生物合成PHA的碳源, 不仅可有效回收利用废塑料, 还可以降低PHA的生产成本. 因此, 开发由传统废塑料到生物可降解塑料的转化技术, 对缓解塑料污染, 实现循环经济和可持续发展具有重要意义. 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)水解产生的对苯二甲酸(TPA)在作为微生物合成PHA的碳源方面具有较大潜力. 但是, 分离, 驯化可高效转化TPA为PHA的微生物菌株仍存在一定挑战.
中国科学院城市环境研究所汪印研究团队采用摇瓶实验从污泥中富集混合微生物群落, 以PET水解产物—对苯二甲酸(TPA)作为碳源, 在5升生物反应器中开展分批补料发酵, 成功实现TPA向PHA的转化. 发酵过程的最大PHA浓度为2. 25 g/L, 转化率为0. 10 gPHA/gTPA. 研究通过基因注释和中间代谢物鉴定, 揭示了优势菌群组成及TPA转化途径. 结果表明, 该菌群具有显著的协同作用, 不同菌种通过分泌特定酶将TPA逐步转化为原儿茶酸或儿茶酚, 最终生成PHA生物合成前体—乙酰辅酶A. 本研究为废弃PET塑料升级再造为生物降解可聚合物建立了可持续方法, 所阐明的代谢机制为未来提升PHA产量提供了重要理论依据.
相关研究成果以metabolic mechanism in biosynthesis of polyhydroxyalkanoate from terephthalic acid by mixed microbial consortium为题发表在环境领域知名期刊Chemical Engineering Journal上. 特别研究助理潘兰佳博士与Wardah Hayat Khan硕士生为论文第一作者, 特别研究助理李杰博士和汪印研究员为共同通讯作者. 该研究得到中国科学院特别研究助理项目, 厦门市留学人员科研项目, 福建省科技重大专项等项目资助.