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北京航空航天大学化学学院教授发现塑料降解的秘密

中国日报网转载

人物档案

杨军,生于19652月,北京航空航天大学化学学院教授,主要从事塑料生物降解、环境生物技术和水处理技术等方面的研究。





十年潜心只为证实虫子塑料

虽然看上去塑料袋是被虫子吃掉了,但科学研究还需要扎实的论证。杨军开始指导研究生秦小燕做蜡虫吃聚乙烯塑料薄膜的实验。

我们通过各种渠道购买和培养了蜡虫,通过解剖将其肠道内含物取出,接种于仅仅铺有聚乙烯薄膜的无碳培养基上。杨军说。碳是维持生命的主要元素,如果不给蜡虫葡萄糖、淀粉等碳源,只给聚乙烯薄膜,蜡虫要么依靠聚乙烯进行代谢繁殖,要么因没有能量来源而死掉。

实验进行了28天,杨军和秦小燕通过电镜观察聚乙烯薄膜发现,蜡虫肠道内含物侵蚀并穿透了塑料薄膜。这意味着蜡虫的肠道微生物降解了塑料。

在中科院微生物所用电镜看到塑料薄膜穿孔时,我们师生激动地拥抱在一起。时隔几年,回忆起那时的情景杨军依然很兴奋。

但他并没有着急发论文,因为很多东西还没搞明白,科研急不得。这是一个金矿,可以发掘出很多非常有价值的原创性成果。他说。

彼时,他已离开行政管理岗位,结束了五年多学术和行政两肩挑的生活,开始访问牛津大学学习基础研究方法,潜心研究起虫子,专心做一名学者。

科研人员通常追求完美,讲究证据、严谨,而行政工作很多时候灵活性更大,我的个性更适合做科研。杨军说,多年科技管理的经历让他拥有更宽阔的视野,帮他跳出专业小圈子看问题。

回到科研上。到底是肠道内含物里的哪些关键物质分解了聚乙烯?杨军团队继续以聚乙烯为碳源,60天富集培育分离出8种纯菌株,并最终通过抗拉强度试验选择了两种降解能力最强的菌种:阿氏肠杆菌和芽孢杆菌。

实验证明,这两种菌株的确可以靠塑料薄膜活下来。它们在聚乙烯薄膜上稳定增长,活性较强,可以侵蚀掉聚乙烯膜表面。通过这些实验,他们初步搞清了降解机制:将聚乙烯这种长链的C—C单键氧化断裂成为一个亲水的碳氧双键的羰基。

同时,杨军团队扩大调研范围,了解到有人用蚯蚓、千足虫、蛞蝓、蜗牛等做过降解塑料的实验,但效果并不理想。看到有关泡沫塑料板被黄粉虫啃食的报道,杨军团队决定用个头大很多的黄粉虫试着降解更艰难的目标——聚苯乙烯,也就是常见的白色泡沫塑料。



于是,他们又做了黄粉虫降解聚苯乙烯实验。培养了1500条黄粉虫,将其平均分成三组,进行为期30天的实验。一组仅喂食聚苯乙烯的泡沫塑料,对照组喂食它们喜欢的麦麸。结果发现,分别单独喂食泡沫塑料和麦麸的两组存活率没有显著差异。

为测量聚苯乙烯的降解程度,杨军等收集了吃过麦麸和泡沫塑料的虫粪,并用GPC(凝胶渗透色谱)证明聚苯乙烯的分子量降低了,热重结果也表明分子量降低了。

“50%的聚苯乙烯被黄粉虫转化为二氧化碳和虫体。作为生物化学机制的金标准,碳13—同位素标记示踪的实验也证实了这个结果。杨军说,该实验充分证明了黄粉虫能降解聚苯乙烯。

研究成果写进中小学教材


主要是因为材料学科的审稿人坚持认为塑料是不能被生物降解的,这个概念已经根深蒂固。杨军说。

杨军的成果,美国已有20多家家庭农场开始用泡沫塑料养殖黄粉虫。其研究结果也已进入多个国家的科学博物馆、中小学教材或者参考书。



今日长缨在手,何时缚住苍龙?有一点文学情怀的杨军用这句话来形容今日的心境。我相信,我们科学家跟企业家共同努力,一定能缚住塑料垃圾这条长龙他说。


时光荏苒,我们ECO研发团队披荆斩棘,潜心耕耘,2018年终于将细菌吃掉塑料这个普通人认为不可能成功的科学壮举成功的工业化生产,实现了缚住塑料垃圾这条长龙’这一世界性的难题


ECO啃塑剂——是世界上唯有的厌氧领域的发明专利。是目前世界上唯有的一种厌氧降解技术,具有排他性。


2016 年末,EcoplasticsTechnology Limited.成立。2017 年,ECO团队飞到全球各地,向一家又一家公司展示EcoplasticsTechnology Limited。同时,在团队内部,对各种类型的塑料、橡胶、泡沫、纺织品进行试验和ASTM 生物降解测试,获得合规文件。


     ECO——革命性的新技术、传统塑料的新型替代品。


     ECO的特点:不改变生产设备、不改变生产工艺、不改变产品质量(物理性质)、不改变回收再生、不产生塑料微粒、不需要堆肥设施、不产生有毒残留、不需要高昂的价格。


    ECO是真正可持续产品的象征。


国外著名品牌VIO使用ECO啃塑剂产品在EPS杯子上,经过权威检测机构测试ASTM-D5511最终降解了92%