据统计，2018 年英国约有 490 万吨塑料投放市场，其中四分之三最终成为塑料垃圾，随着塑料需求逐年攀升，预计到 2030 年塑料垃圾将增加 20%。 传统的石油基塑料难以生物降解，造成生态污染，威胁人类健康可生物降解塑料是更好的选择。 然而，现阶段生物降解塑料的生产成本和原料成本（碳源及相关提取转化）相对较高，阻碍了大规模商业化应用，而利用废弃生物质作为主要碳源可以有效控制生物基塑料的成本，也为废弃生物质资源的管理提供了更加环保、经济的解决方案。 基于此，英国阿斯顿大学阿尔弗雷德·费尔南德斯-卡斯塔尼实验室的团队开发了一种预处理和发酵策略的结合有效地将木薯皮废料转化为生物基材料，添加 PHBV，并添加 PCL 以获得更高性能的生物基材料混合物进一步扩大PHBV的应用范围。 该研究成果已发表在《聚合物与环境杂志》上。
*：journal of polymers and the environment）
甘蔗、水稻、木薯、棕榈等是全球种植的主要作物，这些作物在产生经济效益的同时也带来了大量的浪费。 例如，木薯是撒哈拉以南非洲农业收入的重要来源，每年生产1.69亿吨木薯，生产4000万吨木薯废物，被丢弃在垃圾填埋场的木薯废物会释放出大量的二氧化碳，加剧温室效应。 利用可更新资源（例如，废弃生物质）作为生产生物基材料（例如 PHBV）。碳源这是一种有效降低生产成本的新途径，同时也为废物处理带来了有效的解决方案，有助于实现“碳中和”和循环效益。 
*：journal of polymers and the environment）
聚羟基链酸酯（PHA）。它是由微生物合成的细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料，具有传统塑料所不具备的物理化学性能和生物降解性和生物相容性等诸多优点。 由于PHA具有不同的单体结构，因此种类繁多，包括由短链单体组成的PHA，由中链和长链单体组成的PHA，以及由不同种类的单体组成的共聚物，如PHB（聚羟基丁酸酯）、PHV（聚羟基戊酸酯）和两者的共聚物（PHBV）。 自PHBV（3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物）。作为一种生物聚酯，在土壤或堆肥条件下能完全分解，具有良好的生物相容性和高阻隔水气性，因此在医用材料、薄膜材料、日用品和包装材料（尤其是食品包装）中具有广泛的应用前景。 先前的研究发现，3-羟基丁酸（3HB）和3-羟基戊酸（3HV）已与...不同比例的共聚PHBV的伸长率高于单独使用PHB，PHBV中加入3HV的摩尔比增加了其伸长率，但也降低了熔化温度、玻璃化转变温度和拉伸强度。 这意味着，改变PHBV聚合物中3HV的摩尔比有助于使材料性能多样化进一步扩大适用范围。 除此之外，增强生物基材料力学性能的另一种相对简单且具有成本效益的方法是将它们与其他生物聚合物混合，例如淀粉、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等，例如当少量PHA与PLA混合时，这种混合物将断裂伸长率从4%提高到200%。 
将木薯果皮转化为PHA PCL共混物的示意图（**Journal of Polymers and the Environment） 作为一种半结晶脂肪族聚酯，聚己内酯 （PCL） 具有高结晶度和灵活性，可用于生物医学应用，例如软骨修复和骨支架。 目前，业内关于PHBV PCL混合物的研究报道很少，Alfred Fernandez-Castane团队的研究工作填补了这一空白。 在这项研究中，他们首先从木薯皮废料中提取可发酵糖，并使用 cupri**idus necator 将其生物转化为 PHBV，其中他们开发了一种通过稀酸预处理将木薯皮废料转化为 PHA 的综合工艺**97 的比率2%），然后发酵木薯皮水解物（CPH）被用作生产PHBV的唯一碳源。 值得注意的是，这项研究所使用的加工条件能够以2：1至3HB：3HV的可控摩尔比生产PHBV，比单独的PHB具有更好的伸长率，可用于多种类型的材料。 接下来，他们提取并表征了由木薯皮水解产物产生的PHBV，随后将PHBV与PCL混合获得具有改进的热力学和机械性能的新型增塑材料。 最后，他们用PCL作为增塑剂制备了一种完全可生物降解的PHBV PCL二元混合物通过改变PCL的添加量可以微调该混合物的化学、热力学、形态和机械性能等。 例如，以PHBV为主要成分的混合物更脆，而PCL含量高的混合物可以在脆性和可塑性之间表现出良好的平衡，而添加PCL使这种混合物更脆更高的降解温度以增强其稳定性。 
图 二元共混物PHBV PCL的外观和热力学性质（**Journal of Polymers and the Environment） 研究人员还指出了这项研究工作的意义，首先，对于农业废弃物处理提供有利于木薯加工业（或其他作物加工业）的潜在解决方案; 其次，开发一个新塑料，可应用于包装和生物医学工程，从而带来更好的环保和医疗保健效益。 接下来，阿尔弗雷德·费尔南德斯-卡斯塔内（Alfred Fernandez-Castane）团队计划利用这些发现来研究更复杂的研究。三元混合物可生物降解添加剂用于控制材料的最终性能，以进一步扩大PHBV的应用范围。 
图：Alfred Fernandez-Castane博士，阿斯顿大学化学与生物化学工程系，本文通讯作者Alfred Fernandez-Castane博士是阿斯顿大学化学和生物化学工程高级讲师，也是能源和生物产品研究所（EBI）和阿斯顿材料研究所（AIMR）小组的首席研究员。 他的实验室正在开发新的生物精炼工艺，这些工艺更具可持续性和成本效益，以生产具有工业价值的高价值产品，包括从趋磁细菌、可生物降解的生物聚合物和用于合成生物燃料的酶中生产磁体。 材质**官方** 网上新闻 免责声明：本文旨在传达合成生物学最新资讯，不代表平台立场，也不构成任何投资建议和推荐，以公司官方公告为准。 本文不是**计划推荐，如需获得**计划指导，请到正规医院治疗。