来自德国于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich)生物和地球科学部的生物技术研究所的一组科学家,与Novonesis公司携手合作,成功培育出一种特殊细菌。这种细菌能够“消化”不同类型尼龙的基本组成单元,并将其转化为高价值的增值产品。相关研究成果已近期发表于《自然微生物学》杂志。
尼龙,即合成聚酰胺,以其出色的耐用性和高强度而著称,广泛应用于各行各业,包括制作紧身衣、内衣、运动服,以及降落伞、渔网、钓鱼线和汽车零部件等。
尽管尼龙的应用广泛,但其回收率却极低,不足5%。由于缺乏有效的回收技术,大量尼龙废弃物被填埋、随意丢弃于环境中或焚烧,进而造成环境污染和有毒物质释放。
传统的机械回收方法,即将尼龙熔化并重塑为纤维或塑料制品,因对废料纯净度要求极高,目前仅能在小规模上实施。而化学回收虽能将尼龙分解为构建块并重新组合成新塑料,但往往分解不完全,留下难以加工的混合物——低聚物。
针对这一难题,于利希研究中心的研究团队找到了创新解决方案。由Nick Wierckx教授博士带领的团队,对一种广泛存在且无害的土壤细菌——恶臭假单胞菌进行了基因改造,使其能够代谢尼龙结构单元的混合物,并将其转化为生物聚酯等增值产品。
这一突破性进展得益于基因工程与实验室进化的结合,使细菌获得了全新的代谢能力。Wierckx解释说:“部分细菌在基因组发生随机突变后,发展出了更有效地回收尼龙结构块的能力。这些细胞因生长优势而迅速繁殖,经过几代实验室培养后,尼龙构建单元成为唯一的营养来源,细菌培养物最终完全由这些特殊细胞构成。”
研究人员通过详细分析基因组,确定了导致这一变化的突变,并将它们引入恶臭假单胞菌细胞中。此外,还引入了尼龙酶基因,使细菌能够利用化学分解产生的短尼龙链作为额外食物来源。这种酶的潜力在早期与Novonesis公司的合作研究中已得到初步探索。
这些研究成果是欧洲项目Glaukos的重要组成部分。Glaukos项目旨在通过创造新工艺和生物基纺织纤维,提高服装、渔具及其涂层等产品的生命周期可持续性,同时显著减少碳足迹和塑料污染。
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