活性污泥：传统塑料的终结者
时间：2009-04-08 阅读： 我要评论:
拥有一百多年历史的传统塑料时代，已经遇到了终结者——活性污泥。
兮兮的污泥“摇身一变”，竟成了百分百可降解塑料？近日，香港理工大学教授蔡宏花费16 年时间，研究的“用活性污泥生产可降解塑料”项目，获得了2008 德国纽伦堡工业发明奖“国际创意、发明及新产品展金奖。”蔡宏在接受《外滩画报》的专访时自豪地表示：“拥有一百多年历史的传统塑料时代，已经遇到了终结者，那就是活性污泥。”
“污泥被普通人看作是污染，但做我们这行的，却觉得污泥可爱无比。”说此话的是致力于研究“用活性污泥生产可降解塑料”的蔡宏。
蔡宏是香港理工大学的环保专家。16 年前，蔡宏接手了学院里的一个科研项目：研究香港塑料污染的解决之道。那时，大部分人还沉浸在享受便利、廉价塑料制品的喜悦中，提出研究塑料可替代品的专家屈指可数，蔡宏就是其中一个。
蔡宏提出的应对策略是：用从活性污泥中萃取的微生物来生产百分百可降解的塑料。“拥有一百多年历史的传统塑料时代，已经遇到了终结者，那就是活性污泥。”蔡宏告诉《外滩画报》。当时，他的这种想法引发不少质疑：污泥又黑又臭，用它生产的塑料来做垃圾袋人们还可以接受；如果用它生产的塑料来做一次性餐具、食品袋，或许再香喷喷的大餐也会让人难以下咽。
争议不断，研究不止。16 年后，“用活性污泥生产可降解塑料”项目，获得2008 德国纽伦堡工业发明奖“国际创意、发明及新产品展金奖”，这也是国际三大权威发明赛事之一。
如今，蔡教授的“活性污泥生产可降解塑料”项目已经与广东增城市一家污水厂达成合作协议，并已进入终端测试环节。据蔡教授估计，百分百可降解的“绿色塑料”或两年内进入市民生活。
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经存在，但全部运用在医用范围。比如，生物塑料已被运用于医用外科手术缝合伤口，这种塑料手术线可以被身体逐渐吸收，免除拆线之苦；另外，用生物自毁塑料制成的药用胶囊，在体内也会慢慢溶解，可控制药物进入血管的速度。但是，这类生物塑料具有一个致命的弱点——造价昂贵。“医用生物塑料的价格，是传统塑料的十倍，甚至更高，所以很难推广。”蔡宏表示。16 年前，蔡宏来到香港理工大学进行相关领域的研究。
有一天，他走进一间神奇的生化实验室，发现里面的两个池子仅一墙之隔，其中一个是冲马桶的污水，另一个则是通 过一系列净化之后，流出来的纯净水，这些水干净到无需煮沸，就能直接饮用。于是，蔡教授想到每天与自己打交道的污泥：即然冲厕水能变成纯净水，活动污泥中的微生物，能否转化成百分百可降解的塑料呢？
说干就干，他与香港各大污水处理厂联系，要求提供免费的活性污泥。在香港污水厂的人看来，不管是有没有活性的污泥，都毫无价值，是将被拖到填埋场堆田的垃圾，即然有人需要，他们当然乐意拱手相让。
近日，在与蔡教授合作的无锡钱桥综合污水处理厂，记者亲眼见识了如何从污水厂获取污泥。记者眼前可见三个并排的污泥池，每个都有标准泳池的大小。第一个池里的水是深咖啡色，源源不断冒着气泡，发出“噗噗”声；第二个池水为浑浊的黄褐色；第三个为浅黄色。除了视觉上的“污染”，空气里时不时弥散着腐臭味。蔡教授告诉记者：“三个池子分别用来暴气、沉降及排除清水，经过几轮循环，我们就可以在第三个池子底下获取沉底的污泥。”
“虽然污泥看起来并不美观，但却能解决大问题，我对它的用途相当欣赏。”在蔡教授看来，他们能通过显微镜在活性污泥中寻找数以万计的宝藏——活性微生物。这些微生物会组成细菌群，关键在于细菌群的细胞里会累积一些食物；当环境不太适合生长时，细菌则不再分裂繁殖，而是会在细胞里自然积累食物，作为后备。
“就好像人类知道明年缺粮，今年就会大量囤积食物一样，细菌也会未雨绸缪。”蔡宏告诉记者，细菌“囤积”的食物在化学专业上叫做PHAs，这是一种乳白色的物质，无色无味，被认为是“极理想的环保塑料”。“当PHAs 达到它们体重的一定程度时，可将细菌群收集起来，萃取出来的PHAs，就可以制造出传统塑料的替代品。”
和医药用途的生物塑料相比，用活性污泥提取出来的微生物塑料，价格下降了五成，只有传统塑料的两倍。蔡教授解释说，医用生物塑料采用的是纯菌种培养，需要自制发酵罐，还需高温高压消毒，成本很高，而从污泥中提取的细菌种群，本身就含有100 多种不同种类的微生物，，稳定性高，适应能力好，菌群培育只需一个水池就可以展开菌群大规模的萃取工作。
“PHAs 是一种能够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两三个月的时间，就会神奇地化为水和二氧化碳。”蔡教授自豪地向记者预言，他发明的“从活性污泥生产可降解塑料”技术在今后一两年内，可能推动全世界塑料界的“生化革命”。“目前市面上号称可降解的塑代制品，其实全部属于部分可降解，只是在塑料原料中掺杂10% 至30% 的淀粉、光解剂等加速塑料袋的降解，这只是对塑料的‘小修小补’，但其他部分在土壤里仍然无法降解，而且若塑料成为粉状，就永久性渗入泥土，危害可能更大。”
“像养宠物一样养细菌”
“我们可以根据塑料的不同用途，随心所欲萃取出不同程度的塑料。比如农业地膜、垃圾袋等，不需要纯度很高的PHAs，而一次性餐具、食品袋等，则将采用提纯百分之百的PHAs，觉得能让人吃得放心。”蔡宏说这句话的时候，口气很轻松。但为达到PHAs 百分之百的提纯效果，蔡教授和他的研究团队却为此付出了16 年的努力，单弈等蔡教授十多年前带的研究生、博士生，现在都成为该项目的核心专职研究员。
“实验失败的时候多吗？”记者问。“这个实验太艰难了。我记得最早期的时候，我还能辨别出污泥本身附带着淡淡的泥土芳香，后来，虽然失败的实验接踵而来，我的鼻子一直被臭鸡蛋味、垃圾味、腐化味攻击，久而久之，我的嗅觉就麻木了，现在到了实验室，再难闻的味道，我都扛得住。”说起这些，单弈至今记忆犹新。
在描述实验过程时，蔡教授用的最多是两个拟人化的词——“养细菌”和“喂食”。“我可以毫不夸张的说，我的学生都把细菌当作鱼儿或宠物来精心喂养，说得更夸张一点，就是把它们当作小婴儿来伺候。”
为了反复测试PHAs 的萃取纯度，蔡教授需要足够多的活性细菌作为实验来源，于是，每个研究员都会分配到属于自己的一批细菌群，基本上每隔几个小时，就需要给细菌喂食一次，保持细菌的活性。细菌的食物是生活或工业废水，“定时定量”是“喂食”的关键。一旦喂食营养过剩，细菌细胞分裂繁殖，就不能贮存能量，如果喂量过少，细菌也会失去活性而死亡。
“每当实验后期，实验者或多或少都会跟细菌有了感情，每次实验失败，都会是一次痛心疾首的打击。”蔡教授告诉记者，他清晰地记得，去年春节，他的一位内地研究生正好遇到细菌的喂养周期，于是她放弃了春节和家人团聚的机会，搬来一个睡袋、一只充气枕和几碗泡面，在实验室里安了家，每隔几小时观察一次。没想到，大年初一早晨，蔡教授手机响了，电话那头的女学生哭得很伤心：“我的宝贝都死了。今天早上起床，我发现暴气筒不知什么时候堵塞了，估计一晚上食物没‘喂’进去。早上细菌都像螃蟹一样吐泡泡，放在显微镜下看，都死了。”
蔡宏表示，生物试验需要绝对的“心细”，在他的试验队伍里，还有不少试验者一个学期都没能成功培养出一批合格的细菌。此外，“胆大”也是成功的关键。在蔡教授的实验室里，流传着这样一句话：“外面的人，一条牛仔裤四五年穿不坏；实验室里的人，一年穿坏四五条牛仔裤。”原来，在给细菌喂食的过程中，试验者事前都会对食物精挑细选一番，如果发现食物里含有铅、铜等细菌不易“消化”的重金属时，就会用浓硝酸或浓硫酸把它萃取出来。试验的过程中没有感觉，试验者回家后，把试验袍和牛仔裤在洗衣机里滚一滚，就发现“满目疮痍”，全都是被腐蚀的小洞。
限塑VS 改变原料本身
香港虽只是一个弹丸之地，但其排放的固体废物中塑料制品比例占全球第一。蔡宏介绍说，香港每天产生着与其面积不对等的超大固体垃圾量。在每天产生的一万吨垃圾里，充斥着建材、发泡胶、一次性饭盒、购物袋等塑料制品，占总量的15%，这个比例远高于日本、美国、新加坡的10%-11%。
香港也曾为推广“限塑”作出努力。香港环保署屡屡传出“征塑料袋税”的提议，却总是没有下文。
2007 年11 月，全球华人首富李嘉诚旗下的百佳超市，成为全港第一家停止主动向顾客派发塑料袋的超市。若顾客索取塑料袋，营业员就会建议顾客捐款0.2 港元，捐款以百佳名义成立环保基金。但一周后，百佳超市却以“多一事不如少一事”为由取消该计划，继续向消费者提供免费塑料袋。
在香港活跃的环保团体“绿领行动”和“地球之友”常年宣传“限塑”，但效果有限。据调查，2007 年，逾八成香港市民每天平均使用塑料袋1 至6 个。2008 年4 月，市民使用塑料袋的数量不跌反升，市民每次购物平均使用近两个塑料袋，自备购物袋的市民仅一成多。“香港人对于塑料制品的喜爱，已经到了爱不释手的地步。”蔡宏教授指出，“即然要市民改变生活习惯那么痛苦，那我们何不改变塑料本身，从它的材料入手，彻底根除塑料的缺点。”
蔡宏分析说，塑料相对于其他材料，具有无可比拟的优势。塑料制品干净、便宜，而且携带方便。如今内地人到香港旅游，有些人还会特意带回一两张带有紫荆花图案的10 港元流通钞，因为它很特别，是用塑料做的。据说，它的寿命长达九年，是纸钞的五倍，而且它兼有防水、干净及可循环再用的功能。蔡宏表示，人们长期来形成的塑料文化养成的生活习惯，一下子要改变还真难。况且如今市场上许多商品如发泡胶、易拉罐底座包装盒等，都还找不到相应的替代品，即便有些能找到替代的产品，它的质量却很难保证。
“如今，在香港市面上，已经出现了用玉米、木薯制作的淀粉塑料制品，用作购物袋或方便面的面盒。但这类产品质地很脆、抗拉强度低、难以热封。”蔡宏说，这种材料并不像从活性污泥里萃取的PHAs，PHAs 的特别之处在于它的“易变性”，无论是让它变得坚硬无比，还是柔软之极，都可以在试验过程中得到很好的控制。“比如说用玉米做的方便面盒，实际上就是一个纸盒，需要用餐者在几分钟内把面吃掉，不然盒子就会哗地裂开，但用PHAs，则不会有这种烦恼。”
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