解密聚乳酸：可降解的绿色塑料

塑料改变了现代生活，但它的“便利”也带来了沉重的环境代价。一次性包装袋、餐盒和饮料瓶，最终可能在自然环境中停留数百年，造成严重的白色污染。面对这一问题，科学家们找到了一种绿色替代品——聚乳酸（PLA），与聚羟基脂肪酸酯（PHA）一样，它也是一种可以生物降解的绿色塑料。

什么是聚乳酸？

人类利用乳酸的历史已经十分悠久，在酸奶、泡菜和一些发酵豆制品中乳酸都是主要的风味物质。乳酸的分子结构中含有一个羟基和一个羧基，这就使乳酸分子之间可以通过化学方法进行脱水聚合，形成一系列链状高分子，这就是聚乳酸。聚乳酸高分子之间的相互作用使其具有塑料的典型性质，经过简单加工可制成透明或半透明的塑料颗粒、薄膜、纤维。

聚乳酸为什么是绿色塑料？

之所以将聚乳酸称为“绿色塑料”，原因也有两个方面。合成聚乳酸的原料乳酸主要通过微生物发酵可再生资源（如玉米淀粉）获得，无需依赖资源量日趋紧张、还可能造成环境问题的石油化工。微生物可以利用各种碳源物质生产乳酸，无论是高品质的牛奶、淀粉、酵母提取物，还是在工农业废弃物中的纤维素水解产物、有机酸等等，既能“变粮为宝”，又能“变废为宝”。

废弃聚乳酸塑料的降解过程也是十分环保的。酯键使聚乳酸在土壤掩埋条件下容易发生水解反应，生成乳酸单体或低聚物。而乳酸是很多微生物的天然碳源，会被快速转化为二氧化碳和水，整个个过程仅需3-6月就可以完成。相比起来，普通的石化塑料的自然降解可能需要上百倍的时间。

聚乳酸服务“双碳”大局

在“双碳”战略背景下，聚乳酸的生产展示了绿色制造的一种典型模式：以非化石燃料为原料，微生物转化成乳酸，再通过工程技术加工为工业塑料，最终产品可被自然降解。

通过改造菌株、优化培养条件和控制发酵参数，我国的科研人员正在让乳酸利用更多廉价碳源作为发酵原料，并大幅提高乳酸产量和纯度，降低生产成本的同时为工业化聚合提供优质前体。安徽丰原、海正生材等代表性企业也和科研机构共同推动“从原料、微生物发酵到制品加工”的全产业链工业化，2024年我国聚乳酸产量已突破30万吨，体现了中国在绿色制造领域的技术积累与创新能力。中国正凭借科研和产业力量，把这一绿色循环系统从实验室搬到工厂，再走向市场，为全球塑料污染和节能减排提供中国方案。

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：中国科学院大学 中国科学院微生物研究所 博士后 周梦凯