紐約州立大學賓漢頓大學的研究團隊開發出了一項創新的製程,能夠將廚餘轉化為可生物降解塑膠,這項突破有望徹底改變廢棄物管理及環保塑膠的生產方式。
全球每年有大量食物被浪費,不僅造成垃圾掩埋場的負擔,也對環境造成污染。據統計,美國每年約有30%至40%的食物被浪費,而法國每年則浪費約940萬噸的食物。這些有機廢棄物在分解過程中會釋放出甲烷和二氧化碳等強效溫室氣體。同時,對傳統塑膠的依賴已引發環境危機,塑膠微粒污染海洋、土壤甚至生物體,嚴重威脅生態系統。
由生物醫學工程博士生劉天正(Tianzheng Liu)領導的研究團隊,提出了一個巧妙的解決方案:利用細菌將廚餘轉化為可生物降解塑膠。他們選用了能夠合成生物聚合物的「耐醬油節桿菌」(Cupriavidus necator)。透過餵食這些細菌由廚餘發酵而來的乳酸,並添加硫酸銨以提供氮源,細菌便能在細胞內生產並儲存一種名為聚羥基脂肪酸酯(PHA)的生物塑膠。
研究顯示,約有90%生產出的PHA可被提取並加工成可生物降解的包裝材料或其他塑膠製品。與傳統塑膠不同,PHA能在環境中自然降解,消除了長期累積的風險。實驗證明,該製程對廚餘的儲存時間具有相當的耐受性,即使儲存長達一週,也不會影響最終產物的產量,這對於工業化應用至關重要。此外,無論是蔬菜殘渣、肉類還是澱粉類,只要混合比例穩定,系統都能有效運作,這為處理來自餐廳和食堂的混合廢棄物提供了廣闊的前景。發酵後剩餘的糊狀殘渣,也有望成為有機肥料,完美體現了循環經濟中「廢棄物即資源」的理念。
劉天正為此專案鑽研了全新的細菌發酵技術,他表示:「在每一個步驟,我都覺得事情不如預期。」然而,他的堅持與團隊的努力獲得了回報,不僅優化了PHA的生產,也克服了廢棄物儲存和製程標準化等實際挑戰,儘管食物廢棄物的性質本身就存在天然的變異性。
這項研究的靈感來自紐約州一項禁止廚餘進入垃圾掩埋場的法規,這項政策促使各大學校園尋找替代解決方案。在賓漢頓大學,餐飲服務部門過去習慣將廚餘交給當地農民作為牲畜飼料。指導該專案的教授金莎(Sha Jin)將此限制視為一個機會,她認為:「我們可以將這些廚餘直接轉化為可生物降解塑膠。」這一洞見可能為工業廢棄物管理帶來革命性的改變。
目前,該團隊正積極準備擴大規模生產,並尋求產業合作夥伴與資金以開發示範工廠。若此項技術能實現其潛力,將有望將廚餘轉化為未來的重要材料,最終實現生態與經濟的良性共生。