微藻生物塑料实现应用

时间：2018-04-14    作者：Algaengineer【原创】

“二氧化碳减排和可再生资源利用是当前全世界都在倡导的共同话题。生物基塑料来自于生物资源，可减少石油的使用，具有低碳、环保、环境友好的优点。似乎“万能”的微藻在哪里都有它们的身影，基于微藻的生物塑料及其产品也已经问世了”

01、微藻与树脂混合的生物塑料

2017年英国VivoBareFoot公司（鞋制造商）与美国的BLOOM公司（微藻生物塑料材料制造商）一起合作首次生产出了由微藻生物塑料泡沫材料制成的鞋子。目前，在VivoBareFoot的官网，下图中由微藻生物塑料材料制成的鞋子售价139.95美元（约881元人民币）。

(图片来源：https://www.vivobarefoot.com)

同年，BLOOM公司和美国Surftech公司（著名的冲浪运动器材制造商）达成合作，将利用微藻生物塑料制作环境友好型的冲浪板，以降低石化基塑料的使用，减少环境污染，尤其是海洋环境中塑料垃圾的污染问题。该款冲浪板计划将在2018年上市销售。

那么如何将微藻变成塑料呢？

简单来说，微藻中含有大量的蛋白质，其是由氨基酸组成的聚合链，当施加热机械力时，蛋白质发生变性，会沿着机械力的方向变形和延展。因此，首先将微藻与热塑性树脂混合、当机器对混合物进行高温挤压时，蛋白质发生变性，微藻和树脂会沿着应力方向延伸并结合在一起。

在热机械力实加过程中，微藻细胞逐渐融合在一起（从左往右） (图片来源：http://algix.com/)

目前，BLOOM公司和合作伙伴Algix公司生产的微藻生物塑料泡沫材料中微藻含量一般在50%左右，树脂含量也为50%左右。据报道，该公司微藻生物塑料中的微藻并不是通过培养获得，而是从湖泊、河流、池塘中通过专门开发的微藻采收设备收集的自然生长的微藻（包括水华爆发时产生的大量微藻）。以此，来实现自然环境水质净化、废弃生物资源化利用，同时降低生产成本。

Algix公司的藻-聚丙烯均聚物塑料材料和藻-共聚聚丙烯塑料材料 (图片来源：http://algix.com/)

02、微藻油合成生物塑料

2015年美国加州大学圣地亚哥分校、Arctic Foam公司和Solazyme公司一起合作开发出了一款全新的冲浪板，其主要材料聚亚安酯是由藻油合成。微藻中富含油脂，可先将藻细胞中的油脂提取后转化成多元醇，然后混合硅酸盐和催化剂合成聚亚安酯膨化泡沫材料。

（图片来源: https://chemycal.com/news）

03、微藻细胞合成生物塑料

聚羟基丁酯(PHB)是一种生物可降解塑料材料，目前可由微生物发酵获得。有研究者将微生物中合成PHB的关键酶导入到三角褐指藻中，成功地在藻细胞内合成了PHB，但与微生物发酵法相比，目前利用微藻合成PHB的效率相对较低，还需要进一步开展相关研究，以提高生产效率。

藻细胞的电镜照（左边图为正常藻细胞，中间和右边图为产生PHB的藻细胞，白色颗粒即PHB）（图片来源：Microalgae as bioreactorsforbioplastic production文章）

目前，采用微藻与树脂的混合生物塑料无论从技术角度，还是经济性方面均具备了商业化应用的价值，而后两者——藻油合成聚亚安酯和藻细胞自身合成PHB在技术上具有一定的可行性，但在经济性方面，离商业化应用还是存在着较大差距。