北極圈的福音:存在可分解生物塑料膜的細菌,該類塑料膜將被推廣

2020-11-19 18:40:15 2947 views
摘要

西伯利亞聯邦大學的科學家證明,由於土壤細菌會分解生物塑料膜,因此生物塑料可用於北極地區而不損害環境。

西伯利亞聯邦大學的科學家證明,由於土壤細菌會分解生物塑料膜,因此生物塑料可用於北極地區而不損害環境。因此,使用這些對生態友好的生物塑料將減少對脆弱生態系統的有害影響,例如該研究的作者北極大學的生物技術專家斯維特拉娜·普魯德尼科娃(Svetlana Prudnikova)告訴TASS。

危險塑料

北極圈的福音:存在可分解生物塑料膜的細菌,該類塑料膜將被推廣

俄羅斯遠征隊報道巴倫支海地區高濃度的微塑料

儘管北極和亞北極地區是人口稀少的地區,但它們受到塑料的污染。北極和南極研究所的安娜·維斯曼告訴塔斯社,將其帶到北極的主要途徑是墨西哥灣流。

「這條路線是由洋流,墨西哥灣流向北延伸。另一條水道沿著挪威和科拉半島的海岸線進入巴倫支海。這是向北極地區提供塑料的主要供應商。除此以外,有本地資源-捕魚,因為我們有生產水域,即在巴倫支海和格陵蘭海。網經常在水域中流失,有些船隻將廢物倒入海中,」她補充說,污染最嚴重的是巴倫支和格陵蘭海洋。

聖彼得堡國立大學的生態學和可持續發展專家Katerina Shalunova告訴TASS,俄羅斯和國際團隊一直在研究微塑料在北極地區的傳播。她說:「所有研究人員都指出,幾乎在每個樣本中,它們都會發現小於5mm的塑料顆粒-聚合物線,顆粒或碎片。」

韋斯曼認為,塑料對動物來說是最危險的,因為魚和鳥可以將其作為食物。吃了一塊塑料後,動物會減少其攝入量。她說:「實驗室測試表明,微塑料可能損害內分泌系統,並可能引起許多與健康有關的問題。」

普魯德尼科娃說,任何扔掉的袋子都可能逐漸到達北部地區,而聚乙烯等的分解則需要幾個世紀的時間。「也許將來微生物會適應它,並且可能會出現一些可以分解塑料的物種,這些塑料已經被積極地生產出來,但是到目前為止,這些塑料分解得非常緩慢。廢物堆積的問題在北方領土上非常普遍。後來,人們使用生物可分解材料,這些[材料]也將到達北部地區。我們研究的目的是了解那裡的[材料]可能會發生什麼。」

現代技術

早些時候,由Tatyana Volovaya教授領導的俄羅斯科學院西伯利亞分校生物物理研究所的科學家開發了一種技術,用於製造特殊的生物聚合物-聚羥基鏈烷酸酯(PHA),這種細菌在一定條件下會自然產生。為此,科學家們培育了微生物,在其細胞中合成了聚合物。然後從細胞中提取聚合物並進行純化,然後才能將其用於可生物降解的產品,例如袋子或包裝。

她補充說:「有趣的是,儘管效率不同,但不同種類的細菌具有這種[生產生物聚合物]的能力。生物物理研究所已將高生產力的培養物申請了專利,可用於生產生物塑料。」

所得材料可能分解為無毒化合物-二氧化碳和水。根據普魯德尼科娃(Prudnikova)的說法,材料的分解速度取決於聚合物的結構,產品的形式和厚度。她說:「如果我們談論薄袋,它們將迅速降解。對於任何長期產品,人們都應該使用其他生產技術。這樣一來,就有可能控制自然界中的材料分解。」

此外,研究人員還補充說,生物塑料比普通塑料更好,因為它們能夠完全氧化,也就是說,它們可用於解決小塑料顆粒污染環境的問題。

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安全測試

科學家進行了測試,以查看各種氣候條件下土壤微生物如何分解生物塑料。在進行這些研究之前,科學家們測試了含鹽和不含鹽的水中細菌以及熱帶土壤中細菌對生物塑料的分解作用。最近的實驗是在克拉斯諾亞爾斯克地區北部的北極地區Evenkiya組織的。

「這種研究的技術相當普遍。我們將產品放入一個盒子中,微生物可以通過該盒子滲入,以免在逐步分解過程中損失這些產品。該盒子可以由不可降解的聚醚製成。」普魯德尼科娃說。作為實驗的一部分,科學家將塑料放入網袋中並挖了一年以上。後來,他們研究了塑料如何發生變化-重量,化學結構和微生物群落-並得出了哪些微生物可以將聚合物用作基質的結論。

科學家說:「常年凍結的土地和寒冷的氣候影響了分解過程,縮短了微生物活躍的時間。」 「雖然在熱帶地區,分解可能要花幾周的時間,但在這裡我們不得不等待一年以上,此後這個過程才從分子水平開始。」

無論如何,實驗表明,生物塑料可能會在北極以下的緯度中分解,因此它們不是危險的。普魯德尼科娃說,北極具有分解這類物質的潛力,並補充說:「到目前為止,這是一種理論,我們不能確定分解可能需要多長時間。如果使用包裝,則期限可能是幾年。」

普魯德尼科娃說,在北緯經證明的生物塑料安全性將有助於擴大其進一步的用途。科學家一直在努力削減其生產費用。「在這個國家,PHA未被用於包裝。生產成本相當高,因此它們可能被用作醫療材料。國外一直在使用PHA進行包裝。可能會朝著不同的方向開展工作-負擔得起的基材和更好的技術-在大規模和多種用途中廣泛使用微生物聚合物。我們為此提供了理論基礎,其任務是使這種材料能夠以批量生產的方式負擔得起。」

維斯曼指出了這些技術的積極作用,強調了在社會上養成合理的消費習慣的重要性,以免增加流通中的塑料量。她補充說:「新材料是好的,但主要的重點應該放在減少現有塑料的使用上。」

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關於大學

西伯利亞聯邦大學是俄羅斯第一所聯邦大學,於2006年由克拉斯諾亞爾斯克的四所大學合併而成。它是俄羅斯東部最大的大學。在州長亞歷山大·烏斯(Alexander Uss)的倡議下,該大學於2019年成立了北極研究系。

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