兮兮的污泥“搖身一變”，竟成了百分百可降解塑料？近日，香港理工大學(xué)教授蔡宏花費(fèi)16 年時(shí)間，研究的“用活性污泥生產(chǎn)可降解塑料”項(xiàng)目，獲得了2008 德國(guó)紐倫堡工業(yè)發(fā)明獎(jiǎng)“國(guó)際創(chuàng)意、發(fā)明及新產(chǎn)品展金獎(jiǎng)。”蔡宏在接受《外灘畫(huà)報(bào)》的專訪時(shí)自豪地表示：“擁有一百多年歷史的傳統(tǒng)塑料時(shí)代，已經(jīng)遇到了終結(jié)者，那就是活性污泥。”
“污泥被普通人看作是污染，但做我們這行的，卻覺(jué)得污泥可愛(ài)無(wú)比。”說(shuō)此話的是致力于研究“用活性污泥生產(chǎn)可降解塑料”的蔡宏。
蔡宏是香港理工大學(xué)的環(huán)保專家。16 年前，蔡宏接手了學(xué)院里的一個(gè)科研項(xiàng)目：研究香港塑料污染的解決之道。那時(shí)，大部分人還沉浸在享受便利、廉價(jià)塑料制品的喜悅中，提出研究塑料可替代品的專家屈指可數(shù)，蔡宏就是其中一個(gè)。
蔡宏提出的應(yīng)對(duì)策略是：用從活性污泥中萃取的微生物來(lái)生產(chǎn)百分百可降解的塑料。“擁有一百多年歷史的傳統(tǒng)塑料時(shí)代，已經(jīng)遇到了終結(jié)者，那就是活性污泥。”蔡宏告訴《外灘畫(huà)報(bào)》。當(dāng)時(shí)，他的這種想法引發(fā)不少質(zhì)疑：污泥又黑又臭，用它生產(chǎn)的塑料來(lái)做垃圾袋人們還可以接受；如果用它生產(chǎn)的塑料來(lái)做一次性餐具、食品袋，或許再香噴噴的大餐也會(huì)讓人難以下咽。
爭(zhēng)議不斷，研究不止。16 年后，“用活性污泥生產(chǎn)可降解塑料”項(xiàng)目，獲得2008 德國(guó)紐倫堡工業(yè)發(fā)明獎(jiǎng)“國(guó)際創(chuàng)意、發(fā)明及新產(chǎn)品展金獎(jiǎng)”，這也是國(guó)際三大權(quán)威發(fā)明賽事之一。
如今，蔡教授的“活性污泥生產(chǎn)可降解塑料”項(xiàng)目已經(jīng)與廣東增城市一家污水廠達(dá)成合作協(xié)議，并已進(jìn)入終端測(cè)試環(huán)節(jié)。據(jù)蔡教授估計(jì)，百分百可降解的“綠色塑料”或兩年內(nèi)進(jìn)入市民生活。
塑料界的“生化革命”
早在蔡宏教授的研究之前，百分百可降解塑料已經(jīng)存在，但全部運(yùn)用在醫(yī)用范圍。比如，生物塑料已被運(yùn)用于醫(yī)用外科手術(shù)縫合傷口，這種塑料手術(shù)線可以被身體逐漸吸收，免除拆線之苦；另外，用生物自毀塑料制成的藥用膠囊，在體內(nèi)也會(huì)慢慢溶解，可控制藥物進(jìn)入血管的速度。但是，這類生物塑料具有一個(gè)致命的弱點(diǎn)——造價(jià)昂貴。“醫(yī)用生物塑料的價(jià)格，是傳統(tǒng)塑料的十倍，甚至更高，所以很難推廣。”蔡宏表示。16 年前，蔡宏來(lái)到香港理工大學(xué)進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的研究。
有一天，他走進(jìn)一間神奇的生化實(shí)驗(yàn)室，發(fā)現(xiàn)里面的兩個(gè)池子僅一墻之隔，其中一個(gè)是沖馬桶的污水，另一個(gè)則是通過(guò)一系列凈化之后，流出來(lái)的純凈水，這些水干凈到無(wú)需煮沸，就能直接飲用。于是，蔡教授想到每天與自己打交道的污泥：即然沖廁水能變成純凈水，活動(dòng)污泥中的微生物，能否轉(zhuǎn)化成百分百可降解的塑料呢？
說(shuō)干就干，他與香港各大污水處理廠聯(lián)系，要求提供免費(fèi)的活性污泥。在香港污水廠的人看來(lái)，不管是有沒(méi)有活性的污泥，都毫無(wú)價(jià)值，是將被拖到填埋場(chǎng)堆田的垃圾，即然有人需要，他們當(dāng)然樂(lè)意拱手相讓。
近日，在與蔡教授合作的無(wú)錫錢(qián)橋綜合污水處理廠，記者親眼見(jiàn)識(shí)了如何從污水廠獲取污泥。記者眼前可見(jiàn)三個(gè)并排的污泥池，每個(gè)都有標(biāo)準(zhǔn)泳池的大小。第一個(gè)池里的水是深咖啡色，源源不斷冒著氣泡，發(fā)出“噗噗”聲；第二個(gè)池水為渾濁的黃褐色；第三個(gè)為淺黃色。除了視覺(jué)上的“污染”，空氣里時(shí)不時(shí)彌散著腐臭味。蔡教授告訴記者：“三個(gè)池子分別用來(lái)暴氣、沉降及排除清水，經(jīng)過(guò)幾輪循環(huán)，我們就可以在第三個(gè)池子底下獲取沉底的污泥。”
“雖然污泥看起來(lái)并不美觀，但卻能解決大問(wèn)題，我對(duì)它的用途相當(dāng)欣賞。”在蔡教授看來(lái)，他們能通過(guò)顯微鏡在活性污泥中尋找數(shù)以萬(wàn)計(jì)的寶藏——活性微生物。這些微生物會(huì)組成細(xì)菌群，關(guān)鍵在于細(xì)菌群的細(xì)胞里會(huì)累積一些食物；當(dāng)環(huán)境不太適合生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌則不再分裂繁殖，而是會(huì)在細(xì)胞里自然積累食物，作為后備。
“就好像人類知道明年缺糧，今年就會(huì)大量囤積食物一樣，細(xì)菌也會(huì)未雨綢繆。”蔡宏告訴記者，細(xì)菌“囤積”的食物在化學(xué)專業(yè)上叫做PHAs，這是一種乳白色的物質(zhì)，無(wú)色無(wú)味，被認(rèn)為是“極理想的環(huán)保塑料”。“當(dāng)PHAs 達(dá)到它們體重的一定程度時(shí)，可將細(xì)菌群收集起來(lái)，萃取出來(lái)的PHAs，就可以制造出傳統(tǒng)塑料的替代品。”
和醫(yī)藥用途的生物塑料相比，用活性污泥提取出來(lái)的微生物塑料，價(jià)格下降了五成，只有傳統(tǒng)塑料的兩倍。蔡教授解釋說(shuō)，醫(yī)用生物塑料采用的是純菌種培養(yǎng)，需要自制發(fā)酵罐，還需高溫高壓消毒，成本很高，而從污泥中提取的細(xì)菌種群，本身就含有100 多種不同種類的微生物，，穩(wěn)定性高，適應(yīng)能力好，菌群培育只需一個(gè)水池就可以展開(kāi)菌群大規(guī)模的萃取工作。
“PHAs 是一種能夠百分百被降解的微生物，用PHAs 制成的垃圾袋，只需要在泥土中堆埋兩三個(gè)月的時(shí)間，就會(huì)神奇地化為水和二氧化碳。”蔡教授自豪地向記者預(yù)言，他發(fā)明的“從活性污泥生產(chǎn)可降解塑料”技術(shù)在今后一兩年內(nèi)，可能推動(dòng)全世界塑料界的“生化革命”。“目前市面上號(hào)稱可降解的塑代制品，其實(shí)全部屬于部分可降解，只是在塑料原料中摻雜10% 至30% 的淀粉、光解劑等加速塑料袋的降解，這只是對(duì)塑料的‘小修小補(bǔ)’，但其他部分在土壤里仍然無(wú)法降解，而且若塑料成為粉狀，就永久性滲入泥土，危害可能更大。”
“像養(yǎng)寵物一樣養(yǎng)細(xì)菌”
“我們可以根據(jù)塑料的不同用途，隨心所欲萃取出不同程度的塑料。比如農(nóng)業(yè)地膜、垃圾袋等，不需要純度很高的PHAs，而一次性餐具、食品袋等，則將采用提純百分之百的PHAs，覺(jué)得能讓人吃得放心。”蔡宏說(shuō)這句話的時(shí)候，口氣很輕松。但為達(dá)到PHAs 百分之百的提純效果，蔡教授和他的研究團(tuán)隊(duì)卻為此付出了16 年的努力，單弈等蔡教授十多年前帶的研究生、博士生，現(xiàn)在都成為該項(xiàng)目的核心專職研究員。
“實(shí)驗(yàn)失敗的時(shí)候多嗎？”記者問(wèn)。“這個(gè)實(shí)驗(yàn)太艱難了。我記得最早期的時(shí)候，我還能辨別出污泥本身附帶著淡淡的泥土芳香，后來(lái)，雖然失敗的實(shí)驗(yàn)接踵而來(lái)，我的鼻子一直被臭雞蛋味、垃圾味、腐化味攻擊，久而久之，我的嗅覺(jué)就麻木了，現(xiàn)在到了實(shí)驗(yàn)室，再難聞的味道，我都扛得住。”說(shuō)起這些，單弈至今記憶猶新。
在描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)，蔡教授用的最多是兩個(gè)擬人化的詞——“養(yǎng)細(xì)菌”和“喂食”。“我可以毫不夸張的說(shuō)，我的學(xué)生都把細(xì)菌當(dāng)作魚(yú)兒或?qū)櫸飦?lái)精心喂養(yǎng)，說(shuō)得更夸張一點(diǎn)，就是把它們當(dāng)作小嬰兒來(lái)伺候。”
為了反復(fù)測(cè)試PHAs 的萃取純度，蔡教授需要足夠多的活性細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)來(lái)源，于是，每個(gè)研究員都會(huì)分配到屬于自己的一批細(xì)菌群，基本上每隔幾個(gè)小時(shí)，就需要給細(xì)菌喂食一次，保持細(xì)菌的活性。細(xì)菌的食物是生活或工業(yè)廢水，“定時(shí)定量”是“喂食”的關(guān)鍵。一旦喂食營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩，細(xì)菌細(xì)胞分裂繁殖，就不能貯存能量，如果喂量過(guò)少，細(xì)菌也會(huì)失去活性而死亡。
“每當(dāng)實(shí)驗(yàn)后期，實(shí)驗(yàn)者或多或少都會(huì)跟細(xì)菌有了感情，每次實(shí)驗(yàn)失敗，都會(huì)是一次痛心疾首的打擊。”蔡教授告訴記者，他清晰地記得，去年春節(jié)，他的一位內(nèi)地研究生正好遇到細(xì)菌的喂養(yǎng)周期，于是她放棄了春節(jié)和家人團(tuán)聚的機(jī)會(huì)，搬來(lái)一個(gè)睡袋、一只充氣枕和幾碗泡面，在實(shí)驗(yàn)室里安了家，每隔幾小時(shí)觀察一次。沒(méi)想到，大年初一早晨，蔡教授手機(jī)響了，電話那頭的女學(xué)生哭得很傷心：“我的寶貝都死了。今天早上起床，我發(fā)現(xiàn)暴氣筒不知什么時(shí)候堵塞了，估計(jì)一晚上食物沒(méi)‘喂’進(jìn)去。早上細(xì)菌都像螃蟹一樣吐泡泡，放在顯微鏡下看，都死了。”
蔡宏表示，生物試驗(yàn)需要絕對(duì)的“心細(xì)”，在他的試驗(yàn)隊(duì)伍里，還有不少試驗(yàn)者一個(gè)學(xué)期都沒(méi)能成功培養(yǎng)出一批合格的細(xì)菌。此外，“膽大”也是成功的關(guān)鍵。在蔡教授的實(shí)驗(yàn)室里，流傳著這樣一句話：“外面的人，一條牛仔褲四五年穿不壞；實(shí)驗(yàn)室里的人，一年穿壞四五條牛仔褲。”原來(lái)，在給細(xì)菌喂食的過(guò)程中，試驗(yàn)者事前都會(huì)對(duì)食物精挑細(xì)選一番，如果發(fā)現(xiàn)食物里含有鉛、銅等細(xì)菌不易“消化”的重金屬時(shí)，就會(huì)用濃硝酸或濃硫酸把它萃取出來(lái)。試驗(yàn)的過(guò)程中沒(méi)有感覺(jué)，試驗(yàn)者回家后，把試驗(yàn)袍和牛仔褲在洗衣機(jī)里滾一滾，就發(fā)現(xiàn)“滿目瘡痍”，全都是被腐蝕的小洞。
限塑VS 改變?cè)媳旧?/p>
香港雖只是一個(gè)彈丸之地，但其排放的固體廢物中塑料制品比例占全球第一。蔡宏介紹說(shuō)，香港每天產(chǎn)生著與其面積不對(duì)等的超大固體垃圾量。在每天產(chǎn)生的一萬(wàn)噸垃圾里，充斥著建材、發(fā)泡膠、一次性飯盒、購(gòu)物袋等塑料制品，占總量的15%，這個(gè)比例遠(yuǎn)高于日本、美國(guó)、新加坡的10%-11%。
香港也曾為推廣“限塑”作出努力。香港環(huán)保署屢屢傳出“征塑料袋稅”的提議，卻總是沒(méi)有下文。
2007 年11 月，全球華人首富李嘉誠(chéng)旗下的百佳超市，成為全港第一家停止主動(dòng)向顧客派發(fā)塑料袋的超市。若顧客索取塑料袋，營(yíng)業(yè)員就會(huì)建議顧客捐款0.2 港元，捐款以百佳名義成立環(huán)?；?。但一周后，百佳超市卻以“多一事不如少一事”為由取消該計(jì)劃，繼續(xù)向消費(fèi)者提供免費(fèi)塑料袋。
在香港活躍的環(huán)保團(tuán)體“綠領(lǐng)行動(dòng)”和“地球之友”常年宣傳“限塑”，但效果有限。據(jù)調(diào)查，2007 年，逾八成香港市民每天平均使用塑料袋1 至6 個(gè)。2008 年4 月，市民使用塑料袋的數(shù)量不跌反升，市民每次購(gòu)物平均使用近兩個(gè)塑料袋，自備購(gòu)物袋的市民僅一成多。“香港人對(duì)于塑料制品的喜愛(ài)，已經(jīng)到了愛(ài)不釋手的地步。”蔡宏教授指出，“即然要市民改變生活習(xí)慣那么痛苦，那我們何不改變塑料本身，從它的材料入手，徹底根除塑料的缺點(diǎn)。”
蔡宏分析說(shuō)，塑料相對(duì)于其他材料，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。塑料制品干凈、便宜，而且攜帶方便。如今內(nèi)地人到香港旅游，有些人還會(huì)特意帶回一兩張帶有紫荊花圖案的10 港元流通鈔，因?yàn)樗芴貏e，是用塑料做的。據(jù)說(shuō)，它的壽命長(zhǎng)達(dá)九年，是紙鈔的五倍，而且它兼有防水、干凈及可循環(huán)再用的功能。蔡宏表示，人們長(zhǎng)期來(lái)形成的塑料文化養(yǎng)成的生活習(xí)慣，一下子要改變還真難。況且如今市場(chǎng)上許多商品如發(fā)泡膠、易拉罐底座包裝盒等，都還找不到相應(yīng)的替代品，即便有些能找到替代的產(chǎn)品，它的質(zhì)量卻很難保證。
“如今，在香港市面上，已經(jīng)出現(xiàn)了用玉米、木薯制作的淀粉塑料制品，用作購(gòu)物袋或方便面的面盒。但這類產(chǎn)品質(zhì)地很脆、抗拉強(qiáng)度低、難以熱封。”蔡宏說(shuō)，這種材料并不像從活性污泥里萃取的PHAs，PHAs 的特別之處在于它的“易變性”，無(wú)論是讓它變得堅(jiān)硬無(wú)比，還是柔軟之極，都可以在試驗(yàn)過(guò)程中得到很好的控制。“比如說(shuō)用玉米做的方便面盒，實(shí)際上就是一個(gè)紙盒，需要用餐者在幾分鐘內(nèi)把面吃掉，不然盒子就會(huì)嘩地裂開(kāi)，但用PHAs，則不會(huì)有這種煩惱。”
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