微生物怎样制造“环保塑料”

便宜耐用的塑料如今已是生活中不可或缺的材料，但由于它难回收难降解等问题，塑料污染也正成为全球性的环境难题。每年有上亿吨塑料垃圾流入土地、海洋，成为白色污染的“祸首”。而PHA，就是一种既实用又环保的塑料。制造它的不是石油和机器，而是——微生物。

什么是PHA？

PHA，全称为聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates），是一种由微生物在特定条件下合成并储存的天然高分子材料。这些神奇的微生物在碳源丰富，但氮、磷等营养限制的条件下，能将多余的碳源转化成PHA，并在体内形成颗粒状小球“储备粮”。这就好像给它们喂了太多糖，但不给“菜”，它们没法长个子（繁殖），干脆先把糖存为脂肪，当面对“饥荒”的时候，它们就可以把脂肪分解利用起来以平安渡过不利的环境。

最常见的PHA种类包括PHB（聚-3-羟基丁酸酯）、PHBV（聚-3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）等。这些材料不仅可以制成包装材料、生物可降解袋，甚至由于其显著的生物安全性还被应用于医疗器械和组织工程领域。

PHA有什么优势？

由生物合成，可被生物迅速分解的特点使得PHA相对于传统塑料展现出独特的优势。传统塑料由依赖于化石能源的有机化工生产，不仅从原料上加剧了资源枯竭和环境污染，而且很少有自然生物过程能将这种近代人类的造物重新纳入自然界的物质循环，这就造成了废弃塑料的日益累积。而PHA本就是自然生物的一部分，它可以以简单的糖甚至工农业废弃物为原料，通过微生物的培养和物质提取过程而生产，许多天然微生物还能将其分解掉，这就使PHA成为了新型环境友好的材料。

PHA的中国制造

早在上世纪90年代，中国科学家就已开始研究PHA的生物合成机制，并在多个菌种筛选与合成路径优化方面取得突破。进入21世纪，我国开始布局PHA的产业化生产：山东、江苏、浙江等地建设起一批PHA中试和生产基地，涌现出蓝晶微生物、微构工场等一批专注于PHA技术的高新企业。

作为绿色材料的典型代表，PHA的制造结合了基因工程、发酵工程、生物材料等关键技术，是现代制造业跨学科融合的缩影。发展PHA不仅是环保的需要，更是中国制造业从“量大价低”向“绿色高端”转型的战略机遇。

从实验室的瓶子里，到万吨级发酵罐，再到走进人们的生活用品，微生物正在悄然“塑造”一场绿色革命。

作者：中国科学院大学 中国科学院微生物研究所 王锦鸿

审核：中国科学院微生物研究所 博士后 周梦凯