发明聚乳酸(PLA)等生物基塑料是为了帮助解决塑料废物危机，但它们往往最终使废物管理更具挑战性。
由于这些材料的外观和触感与传统的石油基塑料非常相似，许多产品最终没有进入堆肥器，在那里它们按照设计分解，而是被善意的消费者添加到回收流中。在那里，产品与可回收塑料一起被粉碎和熔化，降低了混合物的质量，使回收塑料树脂制造功能性产品变得更加困难。
目前，唯一的解决方案是在回收设施中将不同的塑料分开。然而，即使使用最高端的自动化分类工具，一些生物基塑料最终也会污染分类后的溪流。
劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和联合生物能源研究所(JBEI)的科学家们正在与b谷歌母公司Alphabet领导的登月孵化器x合作，不仅要跳过有问题的分离步骤，而且要使最终产品对地球更好。
该团队发明了一种简单的“一锅”工艺，使用天然衍生的盐溶液和专门的微生物来分解石油基和生物基塑料的混合物。在一个大桶中，盐作为催化剂将材料从聚合物(由重复分子结合在一起的大型结构)分解成称为单体的单个分子，然后微生物将其发酵成一种新型的可生物降解聚合物，可以制成新鲜的商品产品。11月17日发表的一篇《同一个地球》论文描述了这一过程。
“这有点讽刺，因为使用生物基塑料的目的是为了更可持续，但它却带来了问题，”第一作者、伯克利实验室先进生物燃料和生物制品工艺开发部门(ABPDU)的高级科学工程助理张斗(音译)说。
最近，他被美国化学工程师学会评为35位35岁以下杰出人才之一。“我们的项目是试图解决分离问题，这样你就不必担心你是否把回收箱混在一起了。你可以把所有的塑料放在一个桶里。”
除了简化回收之外，该团队的方法还可以利用同样的细菌来制造其他有价值的产品，这些细菌正在愉快地咀嚼塑料单体。想象一下这样一个世界:生物燃料甚至药物都可以从塑料垃圾中制造出来——垃圾填埋场里大约有83亿吨塑料垃圾。
“我们是否可以使用废塑料作为生物制造的碳源，这是一个公开的讨论。这是一个非常先进的想法。但我们证明了利用废塑料，我们可以喂养微生物。有了更多的基因工程工具，微生物可能能够同时在多种类型的塑料上生长。我们预见到继续这项研究的潜力，我们可以用经过处理的难以回收的混合塑料代替糖，这是微生物的传统碳源，可以通过发酵转化为有价值的产品，”在JBEI工作的加州大学伯克利分校博士后研究员王子龙说。
伯克利实验室的科学家们的下一步是对其他有机盐催化剂进行实验，试图找到一种既能高效分解聚合物，又能多次重复使用以降低成本的催化剂。他们还模拟了这一过程如何在现实世界的大规模回收设施中运作。
在他们的论文中，科学家们用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)——最常见的石油基塑料，用于水瓶和纺成聚酯纤维——和聚乳酸(PLA)——最常见的生物基塑料的混合物，在实验室的实验中展示了他们的方法的潜力。
他们使用了JBEI的同事先前开发的一种基于氨基酸的盐催化剂，以及橡树岭国家实验室的科学家设计的一种恶臭假单胞菌。
这种组合成功地分解了95%的PET/PLA混合物，并将分子转化为一种聚羟基烷酸酯(PHA)聚合物。pha是一种新型的可生物降解塑料替代品，设计用于在各种自然环境中有效分解，不像石油基塑料。
团队成员Hemant Choudhary指出，虽然他们的化学回收工艺目前只被证明是针对被可生物降解的PLA污染的PET塑料，但它仍然对真正的回收设施中遇到的各种塑料流有益。
在JBEI工作的桑迪亚国家实验室的科学家乔杜里说:“它可以与现有的塑料来源完全集成。”他解释说，大多数商业产品不仅仅是一种塑料，而是几种不同塑料的组合。例如，羊毛夹克是由pet基聚酯和聚烯烃或聚酰胺制成的。
“我们可以把它扔进我们的一锅工艺中，很容易地从混合物中加工聚酯成分，并将其转化为生物塑料。这些单体可溶于水，但剩下的部分，聚烯烃或聚酰胺则不能。”乔杜里说，剩菜可以很容易地通过简单的过滤去除，然后送到传统的机械回收过程中，将材料切碎并熔化。
“化学回收一直是一个热门话题，但很难在商业规模上实现，因为所有的分离步骤都太昂贵了，”ABPDU的研究员、该项目的第一作者和首席研究员孙宁(Ning Sun)说。
“但通过在水中使用生物相容性催化剂，微生物可以直接转化解聚塑料，而无需额外的分离步骤。这些结果非常令人兴奋，尽管我们承认仍需要进行一些改进，以实现开发过程的经济可行性。”
共同作者Nawa R. Baral和Corinne Scown是JBEI和伯克利实验室生物科学领域的技术经济分析专家，他们还证明，与目前的商业PHA生产相比，一旦使用可重复使用的盐溶液进行优化，该工艺可以将PHA的成本和碳足迹分别降低62%和29%。
