弗吉尼亚理工大学的研究人员获得240万美元的资助

弗吉尼亚理工大学农业与生命科学学院的研究人员从农业部(USDA)获得了 240 万美元的赠款，用于从垃圾填埋场转移的食物垃圾中制造生物塑料。

为期三年的赠款将在国家和全球范围内测试将这些废物转化为生物塑料的可扩展性和可行性，目标是尽可能降低生产生物塑料的成本。与由石油基材料制成的传统塑料不同，生物塑料由植物或动物油等生物元素制成，并在堆肥和水道中自然降解。

生产的食品中有近 40% 最终进入垃圾填埋场，占该国城市垃圾的最大组成部分。这不仅会导致温室气体排放，还会因食品供应链中消耗的食品、水、能源和化学品每年造成 1650 亿美元的经济损失。

该项目还应对日益明显的海洋塑料污染挑战，根据世界野生动物基金会的数据，微塑料影响了近 88% 的所有海洋物种。由于它们可以在水中快速生物降解，因此这些塑料将减少对全球海洋生物的持久影响。

这是首个此类试点项目，将开发和展示一种经济实惠的模块化生物处理系统，以从食物垃圾中生产可生物降解的生物塑料。

“这个试点项目是塑料生产的分水岭，”首席研究员、生物系统工程系助理教授、应用水研究与创新中心主任王志武“德鲁”说。“我们将提供如何大规模生产生物塑料的蓝图。”

这个为期三年的项目的成果将是一个生产由食物垃圾制成的可销售生物塑料产品的过程。食品垃圾可重复用于生物基塑料生产，有助于减少垃圾填埋场数量和废物管理成本，抵消石油基塑料生产和污染，并最大限度地减少温室气体排放。

“我们希望使这些环境可持续的塑料对人类、公司、废物管理以及全球社区有价值，”Wang 说，他所在的系隶属于农业与生命科学学院和工程。

传统塑料是由石油基油制成的。遵循同样的原则，生物塑料可以由生物油制成，例如动物脂肪、植物油或微生物“脂肪”。

研究人员正在使用微生物来消耗食物垃圾，这反过来又会让微生物生长脂肪或生物油。微生物获得足够的脂肪后，它们的细胞就会打开，脂肪就会释放出来。脂肪经过提纯后，可以加工成生物塑料。

Wang 与校内其他教职员工合作，包括食品科学与技术系副教授Haibo Huang和学院可持续生物材料系包装系统与设计副教授 Young Kim 。自然资源与环境。

Huang 的团队专注于聚羟基脂肪酸酯 (PHA) 的分离和纯化，PHA 是通过微生物细胞发酵食物垃圾产生的聚合脂肪。

Kim 专注于使用纯化的 PHA 制造高价值的生物塑料产品，例如家庭可堆肥硬质和软质包装系统，包括瓶子、包装薄膜和用于一次性包装产品的 PHA 涂层纸板，这些产品因大流行而需求量很大.

研究人员使用的发酵过程涉及类似于小型酿酒厂的景象——大型发酵桶。垃圾收集公司将餐厨垃圾送出后，会根据食物成分进行分类，让特定的微生物分解特定种类的餐厨垃圾。一旦食物被分解，细菌细胞就会裂开，脂肪被捕获、纯化并转化为社会日常使用的塑料制品。

王说，这个项目正是他加入弗吉尼亚理工大学和农业与生命科学学院的原因——通过应用研究产生持久而有意义的影响。

“我想把我的研究重点放在可以快速将实验室结果转化为工业应用的领域，”王说。“我想解决现实世界的问题并生产对社区和行业有用的东西。我很高兴看到这项高度应用的研究在未来产生的影响。”