化学家开创了通往PHA的新途径 天然可降解生物塑料

公共势头的浪潮正在抵御石油基塑料的危机，石油基塑料坐在我们的垃圾填埋场中，漂浮在我们的海洋中，并出现在我们的空气甚至食物中。

同时，在科罗拉多州立大学化学实验室中，高分子科学领域的一些最有才华的人们正在努力寻找他们认为可行的解决方案。每天，他们都在为可持续材料开发新的化学方法，这些化学材料可以与甚至几十年难以使用的，不可回收的，不可降解的商品塑料竞争，甚至使它们变得不堪重负。

化学系教授尤金·陈(Eugene Chen)领导了一项新研究，该研究证明了制造现有生物材料类别的化学催化途径-已在工业环境中获得发展势头-甚至在商业上更可行且结构更多样化。研究结果发表在《科学》杂志上，论文包括第一作者唐晓燕和研究生合著者安德里亚·韦斯特利(Andrea Westlie)和埃利·沃森(Eli Watson)。

可生物降解的塑料

近年来，Chen将实验室的一些工作重点放在了一套名为PHA或多羟基链烷酸酯的生物材料上。它们是由细菌产生的一类聚酯，可生物降解到商业塑料所没有的水平。他们通过在海洋和垃圾填埋场自然降解来击败由聚乳酸(PLA)制成的“可堆肥”生物塑料，而PLA需要在工业上进行堆肥。有些人将PHA视为在充满塑料的黑暗世界中的灯塔，许多公司已经在尝试围绕这种生物基材料创建行业。

但是，PHA有其局限性。它们是在生物反应器中制造的，在该反应器中，细菌群落将可生物再生的碳原料(例如糖)转化为最简单的PHA形式，称为PHA(3-羟基丁酸酯)或P3HB。不同的碳源和细菌也可以制造其他PHA衍生物。这些生物合成装置目前很昂贵，相对较慢，并且由于其有限的可扩展性和生产率而受到阻碍。

Chen及其同事在他们的《科学》论文中一一攻克了这些限制，提供了一种新颖的化学合成途径来制造具有增强，可调，机械和物理特性的常规和新型PHA。这些正是使石油塑料在我们的世界中无处不在的特征。

聚合方法

CSU聚合物化学家报告说，他们的新聚合方法是通过催化剂直接聚合以8种立体异构体形式存在的生物来源单体8DL来实现的。催化的聚合反应产生有序的结晶晶体，即所谓的“立体序列” PHA。在实验室中，研究人员展示了他们材料的延展性和韧性，以及调节材料结构和功能的能力。

陈说：“我们想解决瓶颈问题。” “我们如何才能开发出通往此类出色的可生物降解塑料的化学催化途径，从而使您基本上具有可扩展性，快速生产和可调谐性，以制造不同的PHA?……这就是动机。”

这项工作建立在先前发表在《自然通讯》上的研究的基础上。然后，研究人员利用他们的化学合成途径制造了P3HB，这是150种PHA生物材料之一。但是P3HB相对较脆，因此对于当今的许多石油塑料应用来说，它是不切实际的。

陈强调，他不是制造PHAs的生物合成途径的专家。但是，他的实验室正在为现有和新型PHA材料提供技术上有利的化学催化方法，这可能在解决我们这一代的塑料危机中发挥重要作用。

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