科學(xué)團隊研制出新型DNA生物塑料 有望替代石油基塑料

近日，天津大學(xué)仰大勇教授團隊聯(lián)合中石油石化研究院成功研發(fā)出新型DNA生物塑料，這種塑料原料來(lái)源豐富，生產(chǎn)、使用和回收處理全過(guò)程均與生態(tài)環(huán)境友好兼容，且可以低能耗無(wú)損回收，有望在部分應用領(lǐng)域替代石油基塑料。相關(guān)成果已發(fā)表于權威期刊《美國化學(xué)會(huì )志》。

我國每年進(jìn)口的石油資源約1/3用于合成塑料制品，塑料加工制品的產(chǎn)量和消費量均居世界第一。但塑料原料提取過(guò)程耗能高、污染高，會(huì )產(chǎn)生大量溫室氣體和化學(xué)副產(chǎn)物。目前全球每年產(chǎn)生幾千萬(wàn)噸塑料垃圾，且這一數字正以驚人的速度逐年增加。

大量石油基塑料的廢棄是對不可再生資源的巨大浪費，同時(shí)也極大加劇能源危機。發(fā)展可循環(huán)使用的生物基塑料成為解決塑料污染、緩解碳排放問(wèn)題的有效手段，特別是發(fā)展生態(tài)環(huán)境友好塑料，成為目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點(diǎn)。

脫氧核糖核酸(DNA)是生命遺傳物質(zhì)，在大自然中廣泛存在，是一種取之不盡、用之不竭的生物高分子。如果將地球中儲存的小部分DNA轉化為生物塑料，理論上可以有效緩解日益增長(cháng)的塑料使用需求。

仰大勇教授團隊開(kāi)發(fā)了低溫加工生成DNA生物塑料的新方法，制備了一種在生產(chǎn)、使用和回收處理過(guò)程中均與環(huán)境相兼容的新型DNA生物塑料。“這種塑料的原材料包括天然DNA和離聚物，均來(lái)源于生物可再生資源。”仰大勇介紹，與石油基塑料熔融加工策略相比，這種新型DNA塑料的加工能耗更低。新型DNA塑料還可以通過(guò)無(wú)損回收策略制成新的塑料制品循環(huán)使用，也可以在DNA酶作用下實(shí)現可控降解。

據仰大勇教授介紹，現有的工業(yè)化設備可以快速地從植物、藻類(lèi)和細菌中大量提取生物質(zhì)DNA，利用這些設備可以實(shí)現DNA年產(chǎn)量數十萬(wàn)噸，新型DNA塑料有巨大的量產(chǎn)化潛力。同時(shí)，這種塑料可折疊性和低溫穩定性?xún)?yōu)異，可加工成多腔室微結構，有望在生物傳感、藥物遞送和組織工程等生物醫學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

中石油石化研究院何盛寶院長(cháng)表示，中國石油天然氣集團有限公司把“綠色低碳”納入公司發(fā)展戰略，為實(shí)現建設“低碳能源生態(tài)圈”的目標，中石油石化研究院成立了氫能、生物化工和新材料研究所，旨在探索顛覆性的新能源新材料，以應對全球新一輪產(chǎn)業(yè)革命的到來(lái)和日益嚴峻的環(huán)境能源危機。這次與天津大學(xué)合作研發(fā)的DNA生物塑料是該領(lǐng)域的創(chuàng )新性成果之一，對于構建低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系具有重要意義。(本報記者 陳 曦 通訊員 焦德芳)

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