前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的可降解塑料的前景主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
引言
塑料这种材料已经广泛应用到国民经济各部门以及人民日常生活等各个领域。但是塑料这种材料在自然环境中难以降解,随着其用途的扩大,带来产量的增加,因此导致了严重的环境污染问题。传统的处理技术(焚烧、掩埋等)存在一定的缺陷,回收利用也存在着局限性,而且这些处理方式都不能从根本上解决问题。因此开发可降解塑料来解决废弃物难以处理的问题是一个重要的课题。
一、可降解塑料的定义
可降解塑料虽然至今在世界上没有统一的标准化定义,但是美国材料试验协会(ASTM)在通过研究相关术语的标准对其定义:在特定的环境下,其化学机构发生明显变化,并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的塑料。这个定义基本上与降解和裂化的定义相一致。
二、降解塑料的分类及降解机理
1.光降解塑料
光降解塑料包括合成型也叫共聚型、添加型两种,该种塑料在日照下会受到光氧作用并吸收光能,光能主要为紫外光能,因此而发生自由基氧化链反应以及光引发断链反应,从而降解成对环境安全无害的低分子量化合物。
其中通过共聚反应在高分子主链引入感光基因而得到光降解特性的为合成型降解塑料,这种塑料通过调节感光基因含量来控制其光降解活性。目前某些可用于包装袋、容器、农膜等范围的乙烯―CO共聚物和乙烯―乙烯酮共聚物已实现工业化。通过将光敏助剂添加到高分子材料中而制造成的为添加型高分子光降解材料,这种类型的塑料其降解原理为光敏剂会受到紫外光的诱导,将它添加到塑料中可以引发并加速塑料的光氧化。光敏剂在光的作用下可离解成为具有活性的自由基,因此该类型塑料的光降解特性是由光敏剂的种类、用量和组成决定的。
降解塑料向深层发展的一个标准是可控光降解塑料,它在具备光降解的特性的同时,还应该具备特定的光降解行为。它被要求能控制诱导期内力学性能,并保持该性能在80%以上。因此要达到这个标准就必须对光敏剂的使用有更高的要求,在光敏剂可控制光氧化曲线的同时,也要注重控制光氧化的时间。
2.生物降解塑料
在自然界中受细菌、霉菌等微生物作用而降解的塑料为微生物降解塑料,该类型塑料的种类有部分生物降解型、完全生物降解型、化学合成型、天然高分子型、掺混型、微生物合成型和转基因生物生产型。
在微生物作用下能完全分解成CO2和H2O的为最理想的生物降解塑料,通过研究可发现,酶在塑料水解、氧化的过程中发挥着极其重要的作用,是生物降解的实质。酶会导致主链断裂,从而相应的降低相对分子质量,使其失去机械性能,以便于微生物对其更容易的摄取。
生物降解必须满足三个条件,经历三个阶段。
条件为:微生物(真菌、细菌、放射菌)的存在。
拥有氧气,并要求一定的湿度,还要有无机物培养基的存在。
适宜的温度范围为20~60摄氏度,PH范围在5~8之间。
三个阶段为:
初级生物降解――在微生物作用下,塑料等化合物的分子化结构发生变化,使原材料分子的完整性被破坏。
环境容许的生物降解――原材料中的毒性可以被去除,以及人们所不希望的特性的降解作用同样可以除去。
最终生物降解――塑料通过生物降解,被同化成微生物的一部分。生物降解过程中主要的三种物理化学反应:
物理作用――微生物细胞生长在对塑料的机械破坏中起着重要作用。
化学作用――微生物在破坏中会产生某些化学物质,起到化学作用。
酶直接作用――本质为蛋白质的酶,含有20多种氨基酸,它们能降低被吸附塑料分子和氧分子的反应活化能,以此来加速塑料的生物分解。
3.光-生物降解塑料
顾名思义,这种塑料兼具生物和光双重降解功能,使得其达到完全降解的目的。光降解高分子材料有两种:淀粉型和非淀粉型,其中较为普遍的是采用高分子的天然淀粉作为生物降解助剂。这种在高分子材料中同时添加自动氧化剂、光敏剂以及生物降解助剂等作为配置方法,来达到光-生物降解的复合效果。含有多种化学物质而形成的非淀粉型光和生物降解体系已广泛应用于吹塑制成可控降解地膜,在应用过程中发现,该薄膜不仅具备保温、保湿和力学性能,还具备可控性好、诱导期稳定等优点。
目前,光-生物降解塑料处理工艺的关键是淀粉的细化很热结构水的脱除,处理设备复杂,因此产品的质量难以控制。由于其设备的投资需要的资金大,复杂的工艺以及缺少该方面的人才技术人员,导致其市场化、产业化的发展步履维艰。
总结:
近年来在国内外,可降解塑料的开发与研究已取得了一定进展,但是其技术有待进一步优化,工艺需要不断完善,市场化的推广也要加大力度,采取有效措施降低成本、拓宽用途、提高性能等。更要注意的是降解塑料在世界上没有统一的定义,也缺乏确切的评价,识别标志、产品检测没有完整的体系导致市场混乱。
从长远发展的角度看,当代人们的环保意识不断加强,降解塑料的市场化是一种必然的趋势。当前相对较成熟的是光降解塑料技术,生物降解技术由于其处在发展阶段,因此是开发的热点,光-生物降解技术则是主要开发方向之一。
参考文献:
[1]裴晓林;应用基因组改组技术选育L-乳酸高产菌株及其发酵工艺研究[D];吉林大学;2007年.
关键词:可降解材料;光降解材料;生物降解材料
中图分类号:TQ464 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)07-0210-02
由于传统塑料材料的机械强度与韧性优良,传统塑料材料被广泛应用于包装材料,但是对石油基材料的过度使用,导致一次性消耗的自然资源过多,这使环境恶化。处理石油基包装材料的主要方法――填埋、焚烧造成了对居民的困扰。随着人们环保意识的不断加强,可降解材料应运而生,针对资源短缺、环境污染的问题,可降解材料的特点是原料绿色无污染,降解之后的产物对环境影响污染较小,甚至无污染。
1 可降解材料的概述
可降解材料是在生产过程中加入添加剂,使其本身在一定时间内能维持普通塑料的正常功能,超过一定时间或被废弃后,在光或微生物或其他因素的作用下,进行自身降解而后消失的材料。可降解材料可以减少一次性的难降解塑料在焚烧时对环境造成的危害,缓解填埋一次性难降解材料造成的人地矛盾。可降解材料从降解方式进行分类,可以分为光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料。
1.1 光降解材料
光降解材料是一类添加光敏剂或引入特殊键的光敏基团,在太阳光的参与下,自身能进行对自身结构进行破坏的材料。
一类光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太阳光后,光增敏基团被激活,使聚合物产生有双键等易于被降解的杂质,进一步发生氧化反应,最后降解为二氧化碳和水。例如:将一氧化碳为光敏单体与烯烃类单体聚合得到的如含有羰基结构的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物与同类树脂混合,可得到一种光降解材料;另一类光降解材料的原理是聚合物在生产时加入少量光敏剂,光敏剂在光照的条件下,促使聚合物产生自由基,加快自身的降解速率。光敏剂具有在光降解材料使用期内抗氧化的作用且能帮助维持光降解材料的正常使用,但在光降解材料使用期过后,又能促进其吸收光能进行自我分解的双重作用。含有光敏剂的光降解材料可分为含有过度的金属化合物如金属氧化物、有机金属化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烃塑料的多环芳香族碳氢化合物的光降解材料。
影响光降解的因素有聚合物结构(如含有羰基等)、光敏剂的添加、光波长、大气条件。光降解材料的缺陷有:第一,光降解的引发剂大多是对人体有害,因此不能应用于食品级,医疗级塑料;第二,大部分光降解材料不能被完全降解,这可能使其对环境的危害更大,第三,光降解材料应用范围较狭窄(地域狭窄),但可大面积应用于农田。
1.2 生物降解材料
由于光降解材料的局限,以及广泛的生物来源,目前的研究热点更多地放在生物降解材料上,相对于光降解材料,生物降解材料的原料来源更加绿色,降解的产物对环境的污染性也更加小。生物可降解材料是一类在酶或微生物的作用下,使维持自身结构的分子链逐渐断裂,形成对环境无害的小分子化合物的材料。
生物降解的方式有生物的物理、化学作用和酶的直接作用。根据来源的不同可以分为微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有机物为碳源,微生物进行发酵转化为高分子聚酯,利用这种高分子聚酯制作为塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化学方法合成在自然界中与原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成时以淀粉、纤维素、木质素等多糖化合物为原料,在必要的条件下加入生物降解添加剂或经氧化、改性而加工制成的塑料。其中,淀粉基构成的可降解材料和PLA构成的可降解材料是当今研究的热点,PHB作为可降解材料也有较为广泛的应用。
淀粉通过植物光合作用而形成的,易得,降解后仍以二氧化碳和水的形式回归到生态环境中,是完全无污染的非常优良的生物降解材料。针对淀粉作为原料来源的淀粉基塑料是目前可降解材料领域研究的一大热点。淀粉基塑料研究的阶段主要有三个:第一阶段是少量淀粉加入到传统塑料中来达到可降解的目的;第二阶段是增加淀粉含量和淀粉与其中组分的连接;第三阶段是将淀粉经过处理,形成完全由淀粉组成的塑料。对淀粉进行改性,使其能够进行生物降解或能溶于水是研究的热点话题,如PVA与淀粉的混合物的研发。淀粉基塑料还有需降低成本、提高机械强度,以及提高给降解材料的降解周期控制等研究空间存在。目前研究最为成功的是将淀粉和高分子材料进行共混得到性能良好的可降解材料。
PLA(聚乳酸)是多糖经过降解发酵制得、纯化、聚合而成的环境友好型树脂。PLA是由乳酸分子在一定条件下脱水缩合而成。PLA在土壤掩埋条件下,在温度、氧气、弱碱性的共同作用下,6~12个月降解为乳酸,最终经微生物代谢,形成二氧化碳和水。PLA因其优良的生物相容性和机械强度,被广泛应用于新兴功能型医用高分子材料如医用手术缝合线、骨科用固定材料等。
PHB(聚β-羟基丁酸酯)是细菌体内碳源和能源的以颗粒状储存的酯类积累物。PHB对气体有阻挡性,能用于未添加抗氧化剂的食品的包装袋;PHB有良好的生物相容性,可用于手术缝合线、骨折固定材料;因PHB能够降解,可用于与农药或贵重药品的包埋处理。因为PHB用细菌发酵法进行生产,所以PHB的生产重点放在基因工程等技术。针对其易结晶、较脆、降解速度较慢的缺点,如何通过物理或化学的方法改善PHB的性能成为研究的重点对象。
1.3 其他降解材料
PVA(聚乙烯醇)因具有可控性――控制其醇解度和聚合度来把握PVA的溶解时间,成膜性、物理强度好――完全可以满足制做塑料的条件、毒性低、可达到100%降解、降解产物对环境无危害等优点,成为能够替代当今塑料的重点材料。PVA的原材料,PVA树脂分子链上的醋酸乙烯酯基体积较大,该基团的存在使得分子链上的羟基之间不易形成氢键,也一定程度上阻止了大分子之间的相互靠近,而PVA分子链上的羟基能和水分子之间形成氢键,这使PVA具有良好的水溶性,优异的水溶性有利于材料的降解。但是,单一的PVA材料机械强度难以满足使用要求。目前,淀粉/PVA共混体系能够满足塑料的正常使用,但是随着时间的加长,其力学性能下降得很快,说明其基本能满足可降解材料的条件。若要提高淀粉/PVA的耐水性,则可对淀粉/PVA共混体系进行甲基化改性、交联处理、加入纳米二氧化硅或加入柠檬酸和石油砂。但是PVA的生产工艺主要为流延法――首先将原料组分配好,后和水流延涂布到不锈钢辊上,再进行刮、剥离、收卷等工艺,因此,存在效率低和费用大的缺陷。PVA还需解决如何使高温水溶膜遇低温水完全不溶以及均匀及透明等问题。
光/生物双降解是一类加入一定量的光敏剂、促氧化剂等的在光和生物的共同作用下进行降解的聚烯烃材料。第一,有研究表明,生物降解以光降解为基础,对此,因其现已用于地膜、餐盒,这表现出了这种兼具两种降解方式的的技术先进性和实效性;第二,光/生物双降解材料降解较快,约60天能被完全降解。
2 发展前景及展望
大部分的可降解材料存在机械强度较小和韧性较弱以及降解的控制性较弱的缺c,因此,第一,可以多开发复合型可降解塑料,避免了单一原料造成的力学性能缺陷着重点放在开发应用范围广,原料易得、价格低廉的产品;第二,简化生产工艺扩大生产来促进可降解材料为我们实际生活所用。
3 结语
随着人们环保意识的增强和科技的飞速发展,可降解材料逐步取代石油基材料是必然趋势,如何充分发挥可降解材料的融传统包装材料的功能和特性和可降解,回归大自然的优点,成为各国研发的重点。
参考文献
[1]汪秀丽,张玉荣,王玉忠.淀粉基高分子材料的研究进展[J].高分子学报,2011(1):24-37.
关键词:废纸;生物可降解塑料;纤维素酶;乳酸;聚乳酸
随着经济社会的发展,纸张使用量快速上升,废纸大量产生。中国作为世界第二大纸及纸板的消费国,2010年纸消费量为9370万吨,废纸回收量保守估计为2900万吨。虽然我国废纸利用率(利用量/产量)高达49%,但废纸回收率(回收量/消费量)却低于30%。国内废纸的回收率却没有改善,而且回收的废纸也大量被技术落后的小企业加工成纸板、卫生纸等低档次产品,没有发挥废纸的资源价值,还带来严重的二次污染。
废纸中含有一些油墨,里面含有铅和其它有害物质。燃烧时,除产生一氧化碳、二氧化碳等有害气体外,还会向空气中排放铅等有害金属。所以,废纸的再利用成为现今亟待解决的又一社会问题。
塑料作为一种新型材料,给我们的生活带来了很大的便利。塑料的大规模应用,是现代人类生活水平不断提高的一个重要标志。由于塑料比强度高、质量轻、不锈蚀、有一定的绝热和绝缘性能,因此,从20初世纪开始,塑料已逐渐发展成为一种广泛应用于各个领域的材料。 2010世界塑料产量已经达到1.86亿吨,如按体积计,产量已经居世界首位,超过了钢铁、铝、铜等金属材料的总和,成为名副其实的第一大材料工业。但塑料的污染问题相当严重,解决问题的可靠办法是生产具有降解作用的塑料减轻环境污染的作用,这是最明智的选择,为民造福,意义重大,是值得重视的发展方向。
立题依据
1、废纸应用现状
纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维,废纸又被称为“二次纤维”,最主要的用途还是纤维回用生产再生纸产品。根据纤维成分的不同,按纸种进行对应循环利用才能最大程度发挥废纸资源价值。
除再生纸生产外,低品质或混杂了其它材料的废纸还有其它广泛的再生用途:生产家具:新加坡等地,用旧报纸、旧书刊等废纸卷成圆形细长棍,外裹一层塑胶纸制作实用美观的家具。生产土木建筑材料:主要制造隔热保温材料或复合材料、灰泥材料等。提炼废纸再生酶:提炼再生酶后可用于废纸脱墨,生产白色再生纸。生产葡萄糖:旧报纸用酸处理,溶掉纤维后分解生成葡萄糖。化学工业上的利用:生产CMC、助滤剂,与合成纤维混合生产工业抹布【1】。
本文所详细介绍的技术为废纸在生产葡萄糖等方面的应用,这项技术的最大特点是用高浓度磷酸分解纤维素纤维。首先将切碎的废纸放入磷酸溶解液内进行纤维素纤维的分解,接着添入酶加水分解,然后用活性炭或离子交换树脂进行过滤,生产出结晶葡萄糖。
2、乳酸应用现状
2. 1、食品行业
由于乳酸对人体无副作用, 易吸收, 可直接参与体内代谢, 因此被广泛应用于食品加工业。在啤酒酿造过程中, 加入乳酸, 既能控制杂菌入侵, 又能促进糖化, 提高酒的收率, 延长啤酒的保存期。乳酸衍生物乳酸盐和乳酸酯在食品中应用更为广泛。如乳酸钙作为钙的营养强化剂, 乳酸亚铁作为铁的强化剂,乳酸锌作为锌的强化剂, 广泛应用于食品、医药和饮料行业。
2. 2 化工及轻工行业
乳酸甲酯与乙酯是优秀的高沸点溶剂。由于该类物质溶点高, 蒸发速度慢, 具有可与水及多种极性溶剂均匀混合的性质, 能充分溶解硝酸纤维素、醋酸纤维素、乙酰丁酸纤维素等以及多种极性合成高分子聚合物。作为混合溶剂的成分, 能起到改善作业性和增溶性的作用。
2. 4 其他用途
近年来开发出乳酸的一个重要的新用途, 是作为生物降解性塑料的合成原料, 即聚乳酸类生物降解塑料。聚乳酸是乳酸自身的聚合物, 在发达国家已进行大量研究。日本的三井东压、大日本油墨公司及美国卡基尔公司都建有试验装置, 有的规模达到数千吨。目前生物降解聚合物在成本、使用强度及耐用性方面还不能作为通用塑料, 但已在医疗领域用作手术缝合线及各种缓释药品材料, 甚至作为粘结剂在器官移植和接骨中应用。许多业内人士对此高度关注, 发展潜力巨大【2】。
由上可见,废纸,经过一定步骤的处理后,可以产生葡萄糖,再发酵为乳酸。乳酸在当今的用途极为广泛,在人们的生产生活中扮演着越来越重的角色。而用乳酸合成聚乳酸,制造可降解塑料,一下子解决了废纸和塑料这当今两大类污染问题,有着极为广阔的前景。
方法步骤
1、废纸来源及回收方式
纸或许是我们最熟悉的一种书写材料了,无论是工作、学习还是日常生活,我们都离不开它。报纸、书籍、包装材料……巨大的消费量产生了数量庞大、类型复杂的纸质废弃物,其回收利用便成为一个重大的研究课题。
废纸的回收,可以从以下两个方面进行:
①由个人及小型废品回收站进行小范围的生活废纸回收;
②由大型废纸回收集团进行大规模的社会废纸回收
2、废纸打碎
可以用机械方法等将废纸打碎使其能在下一步中充分的反应。
3、磷酸溶解
纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维,废纸又被称为“二次纤维”,将切碎的废纸放入磷酸溶解液内进行纤维素纤维的分解。
4、水解
①纤维素酶进行纤维素的水解;
纤维素酶是一种重要的酶产品,是一种复合酶,主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成,还有很高活力的木聚糖酶活力。酶反应存在一个最适温度,一般纤维素酶的最适温度范围为40~60 ℃,一般在酸性环境pH值4~5中有较高活性。所以在应用时应调节好反应的环境条件,使得产量达到最大值。
关键词:植物纤维;粘结剂;育苗钵
中图分类号:TS721 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-11-0039-1
0 概述
专家分析,随着中国加入WTO,对一次性塑料的淘汰步伐将大大加快,由此促进塑料替代品研究开发的兴起。植物纤维制品从研制思想上完全突破了用降解法解决“白色污染”的框框,从根本做起,采用全天然的麦秸、稻草、稻谷壳、玉米杆等多种植物纤维型无污染废弃物为原料,将全天然材料配制成可食用的粘结剂,将上述全天然废弃物原料压制粘结而成。其产品具有无毒、无味、强度高、可在-26℃至100℃条件下正常使用、成本低(与纸浆模塑容器相比)、抛到野外后3月内可全部被土壤吸收、粉碎后可用做家畜饲料、生产过程不产生任何污染等特点。由此可见,开发研制秸秆育苗钵是社会的需要,是解决塑料对环境污染的一个重要途径和手段。
1 国内研究现状
目前国内育苗钵的原料主要以普通塑料为主,可降解塑料次之,秸秆为主体原料的育苗钵生产相对很少。目前市场上销售的以秸秆为原料的育苗钵主要有:纸制育苗钵、新型无菌营养育苗钵、秸秆贮水育苗钵、多元营养育苗钵等。主要制取方法有以下几种:
1.1 滕翠青等采用稻草纤维为增强材料,以淀粉为基体,研制出一次性秸秆纤维增强复合材料
采用土埋法研究了该复合材料的可降解性能。将该复合材料模压成花盆,结果发现该复合材料具有优良的可降解性能。陈海荣等对用稻草、木屑制成的育苗钵进行了甜瓜育苗研究,结果表明,采用该育苗钵进行甜瓜育苗是可行的,其中以口径7cm的最为合适,能培养出壮苗;在湿度较高的情况下,钵体能在15-25天的时间内被甜瓜根系穿透,埋土30天后钵体开始被降解。
1.2 彭祚登等对以小麦秸秆为主要原料制成的秸秆容器进行了育苗试验
研究表明:该容器易分解和腐烂,分解的快慢与基质中的水分状况有密切的关系;容器的透气、透水性好,但保水性能较差;容器易破碎;容器可以促进苗木侧根形成根团,但苗木的主根很容易穿透容器的底部。试验的秸秆容器适合培育幼苗期侧根发达、主根细弱的植物.对于主根发达且生长迅速的植物不适宜。
1.3 沈明卫、郝飞麟等对水葫芦制作温室栽培育苗钵的可行性作了研究
试验虽然取得初步的成功,但是发现的问题也很多,例如:干燥所需要的消耗的功率较大;耐水性不令人满意等。
1.4 彭祚登、刘彦明、杨会英等对秸秆育苗钵的技术特性作了部分研究
其研究结果为:秸秆育苗钵可以促进苗木侧根形成根团,但是苗木的主根却很容易穿透容器底部;秸秆育苗钵透气、透水性好,但保水性能较差,温度越高,钵内基质水分散失速度越快,温度大于35℃时,钵内水分急剧散失;秸秆育苗钵就有可分解性;湿度是影响秸秆育苗钵分解的重要因子;秸秆育苗钵的容易分解性对于培育1年生以上、生长速度较快的苗木以及育苗时间较长的苗木不利。
1.5 杨青、沈新原等选用废纸、废棉等为原料制取育苗钵
该试验采用真空吸附网模成型法制取育苗钵。成型原理为:以不锈钢网模作为过滤介质,在其一侧造成一定程度的负压(真空),而使废纸浆中的水排出,实现纤维和水的固液分离,从而使纤维附着在网模表面,形成与网模形状一致的钵体,经脱模、烘干,即得育苗钵。
2 国外研究现状
我国育苗钵以塑料为主,而国外则以降解塑料和纸质育苗钵为主。利用秸秆制取育苗钵的研究很少。
国外使用的纸制苗钵,主要由中国等发展中国家生产和提供。纸制苗钵由于前期造浆过程中多采用化学处理法,不仅会排放出含有腐蚀性的强碱黑液,而且还排放有害的废渣、废气,“三废”的污染严重。目前,纸制苗钵的价格过高,在国内很少使用。从德国的一些用户信息反馈,这种苗钵还有一个致命的弱点,即容易受潮变形,难以在育苗自动生产线上使用。
据资料显示,北美地区几年内有8家生产农作物秸秆育苗钵的厂家倒闭。通过这些失败的例子,我们可以吸取农作物秸秆制取育苗钵的失败的原因和经验教训。首先对原料的收购、收集、贮存、利用率和实际成本等缺乏了解。一般遗弃在农田的秸秆是其强度最好的部分,在运到工厂的过程中带回大量尘土、脏物和垃圾,在贮存中必须控制虫害和含水率。其次,工厂的规模小,难以达到盈利的目的。秸秆制取的育苗钵的价格高于传统的塑料育苗钵。小型秸秆育苗钵厂由于原料成本一般较高,加之小厂在承受技术、安全和销售等管理费用方面的能力处于劣势,它们初期投资小的优势很快会被生产现实所抵消。
3 结语
按照可持续发展战略的要求,以循环经济行为原则构建环保产业体系,以发展环保科技促进生态环境的改善,以对环境改善的要求促进环保科技的发展。这是环保产业的发展目标。而新兴的植物纤维材料,是对废弃物的循环利用,顺应了时代的发展潮流,只要将植物纤维工程材料替代塑料发泡容器技术全面地转化为生产技术,以此为起点,面对市场的强烈需求,不断扩大植物纤维材料在各个领域的应用范围,我们完全可以相信,植物纤维材料必将像塑料的使用范畴一样具有广阔的市场前景。
参考文献
[1] 范学凤.秸秆新用途[J].农村实用科技,1998,(9),25.
[2] 郭康权,赵东,等.植物材料压缩成型时粒子的变形及结合形式[J].农业工程学报,1995,11,(1):138-143.
[3] 郭佩玉.秸秆综合利用的重大发展[J].饲料工业, 1992,13,(12):20-24.
[4] 金耀光.浅析“白色污染”和治理方法[J].中国包装, 1996,16,(1):24-34.
【关键词】包装设计 绿色材料 应用
引言
商品经济的飞速发展,使得商品包装形式不仅日益多样,而且也得到持续创新;如其包装形式,最初仅是简单的包裹,而现在已经出现了一系列诸如真空包装、软包装及复合型包装等多样化包装。这些包装形式的出现,给人们的生活带来了极大的便捷。但是最近几年,很多商家为能从中得到更大的经济效益,尽可能地应用多种包装形式以促使商品附加价值的大幅度提高。实践表明,这种为提高利润而尽可能使包装形式多样化的行为,已对人们赖以生存的地理环境带来了极大的伤害。因为这种过于注重多样形式的包装,不仅极大地破坏环境资源,而且还造成能源的无休止消耗。此外,在人们使用商品过程中所产生的包装废弃物,不仅没有系统地进行回收,而且即使回收后这些包装废弃物也无法进行自行降解、腐化,这不仅极大地威胁着人们的身体健康,而且对环境所产生的危害也日益严重。
相关资料显示,这些商品包装材料不仅在其生产过程中,而且在其废弃过程中,都会对人们赖以生存的地理环境带来不同程度的破坏和污染。但是一直以来,在进行商品包装设计过程中,为使商品附加价值尽可能地提高,人们总是过于注重包装的装饰性、结构性及功能性等方面的研究,而对于包装过程中如何选择包装材料、在其废弃后尽可能地实现自行降解和腐化等问题,却研究得甚少,以至于造成了如今这种难以收拾的环境污染和资源浪费局面。正是基于此,本文在对绿色包装材料的特点及类型进行分析的基础上,就包装设计中绿色材料的应用与发展这个课题,进行了一些分析和探讨。
1 包装设计中绿色材料的特点及类型
1.1 特点
环保行业最能体现环保价值的材料就是绿色包装材料,这种绿色包装材料不仅具有普通包装材料那些如装饰性、保护性等特性,而且还具有普通包装材料所没有的例如生态适应性等特性。
作为绿色包装材料,通常具有以下特点:①其本身不含有对人有害的化学元素或细菌;②具有多元化的来源方式、成本低性价比高且生产过程能耗少;③生产加工过程中可实现有害废弃物的零排放,不对环境造成污染;④包装材料可多次进行循环使用;⑤包装材料在使用结束后可自行降解,重新回到环境中。
1.2 类型
根据绿色环保的要求,可用于包装设计的绿色材料,主要有这些以下类型:①可回收处理再造的:符合这些环保要求的材料,主要有蜂窝纸张、纸张、纸浆模塑等。这些材料不仅具有价格低质量轻等特点,而且还具有加工简单、绿色环保等优点。②可自然腐化分解、自然回归的:这类绿色材料主要有纸质包装材料(纸板、纸张、纸浆模塑等);生物合成材料,包括可光、水降解包装材料和生物降解包装材料;仿生及生物材料;可食性材料。③可焚烧回归不对大气产生污染的:符合这些环保要求的包装材料,其原料来源极为丰富,既可应用先进的生产技术和加工技术来生产制造出包装设计中所需的诸如可生物降解的塑料等新型绿色包装材料,还可采用这些先进生产技术制造出那些无污染、纯净的复合型材料和高分子材料,这类新型绿色材料,即使暂时无法做到循环再生,但至少通过卫生填埋或焚烧以后所产生的物质,既不对人体健康构成威胁,也不对人们赖以生存的地理环境带来破坏和污染。
当前有关可持续发展这一思想正深入人心,绿色包装材料也正处于一个快速发展和深入研究过程中,在不久的将来,随着科技水平的快速提高,绿色包装材料的类型也将更为多样,可以更大程度地满足人们进行商品包装的各种需求。
2 包装设计中绿色材料的应用与发展
2.1 绿色纸质包装材料
(1)纸浆模塑包装材料。纸浆模塑包装材料当前已在各种商品及商品的包装领域得到极为普遍的应用,例如药品类包装、食品类包装、电子类产品包装等,以下就这些领域做个分析。
①食品包装。纸浆模塑绿色材料可用于超市盘、水产盘、快餐盒、快餐托盘等的设计。这样就成功地实现了原本一次性不可降解发泡塑料餐具的替代,把一次发泡塑料的使用率降低下来。此外,纸浆模塑材料本身极易进行加工,在各类餐具设计过程中可完美实现缓冲性、防撞击、防震性等要求,这正好可对诸如水果类等食品的易腐烂、易碎等缺点进行有效弥补,对于运输成本的降低及透气性、保鲜性的长时间保持都起到了很大的促进作用。同时,纸浆模塑材料还具有使用方便无污染、废弃后可在土壤中自行降解而作为肥料重新回归环境,从而有效达到了环保和再生的要求。②医用器械包装:医用器械的包装,原本消毒不够彻底而在使用中极易出现传染性感染;在医用器械包装中应用纸质模塑材料,不仅可达到无传染、无污染的效果,而且还可进行自行消毒。此外,在对其废弃包装进行焚烧中,其产生的气体不会对环境造成污染。③电器内衬包装:运输过程中对电子电器产品包装的精度要求极高,传统的电子电器包装是应用发泡塑料包装,虽然可有效满足这些要求,但在完成使用后,却会对环境安全构成极大威胁。把纸浆模塑材料应用于电子电器产品包装,不仅可满足电子电器的运输要求,而且废弃后也不会对环境安全构成威胁,完全符合环保要求。因此,纸浆模塑材料现已广泛应用于各类电子产品的包装设计中。
(2)蜂窝纸板包装材料。蜂窝纸板这种新型绿色环保包装材料,现已在包装、家电、建筑等领域得到极为普遍的应用。当前蜂窝纸板的应用,主要有以下方面:①进行大型包装箱的制作,以用于较重的家电产品、机电产品、易碎怕摔产品等的包装;②进行大型运输托盘的制作;③各种建筑隔板、内衬缓冲垫等的制作。由于蜂窝纸板包装完全符合可持续发展理念,这种包装材料在当前是最为理想的环保包装材料,具有大力进行推广使用的价值。基于当前我国限塑、限木的要求,应用蜂窝纸板进行包装,显然是最好的选择。但是,蜂窝纸板产业在我国发展较晚,不管是在生产技术、还是在市场推广方面,都还存在着一些问题,这就需要我国相关部门采取有效措施加以克服。
2.2 绿色可降解塑料包装材料
当前可降解塑料包装材料主要有两种:①新型淀粉基塑料包装材料。这种包装材料主要用于医药、食品、文化用品、日用百货等方面的包装,由于这种包装材料不会污染周围的大气、水及土壤,故在包装设计中应用这种包装材料,不仅可对淀粉等这些可再生自然资源进行充分利用,而且还可对一直以来困扰人们的“白色污染”进行有效缓解。这不仅可有效保护人们赖以生存的自然环境,而且还可对一直困扰着人们的石化等非可再生能源危机进行一定的缓解。②新型聚乳酸塑料包装材料。这种包装材料是一种良好的热塑性塑料,具有极好的抗溶剂性和抗拉强度,通过加工可生产出多种形状的容器。而且由于它们可以与食品进行零接触,因而当前已广泛应用于各种食用瓶、超市产品及酸奶等的包装中。此外,这种包装材料还具有良好的透气性,因而在蔬菜及水果的保鲜包装中也得到了极为广泛的应用。
2.3 绿色可食性包装材料
作为可食性包装材料的原料,主要有以下这些:①动植物纤维类;②多糖、淀粉类;③蛋白质类;④脂肪酸;⑤其他天然复合类材料。这些原料通过加工可制成薄膜,用于诸如糖果、甜点等的包装。此外,还可加工成一次性饮料杯、快餐盒及药用胶囊。可食性包装材料现在已是一门极为火热的绿色包装材料的研究课题,在不久的将来一定有更多的新兴种类持续被发现出来,并被大量应用于绿色食品包装上,其发展前景极为可观。
结语
总之,在商品包装中应用绿色包装材料,这是社会发展的必然趋势,也是经济可持续发展的必然要求。随着人们环保意识的不断提高,有关包装的使用,也不再局限于商品的单一保护,人们更多注重的是包装材料带给他们的身心健康和环境的持续发展。因此,对绿色包装材料进行合理选择并加以有效使用,这不仅是未来包装业的发展趋势,而且也是人们构建和谐社会的一项重要内容。
参考文献
[1]戴宏民.绿色包装的评价标准及环境标志[J].包装工程,2011.05.
关键词:可持续发展;环境保护;影响评价;清洁生产
霸州市经过改革开放近30年来的发展,已经从一个传统的农业大县,发展成为全国闻名的百强县(市),成就令人瞩目。2006年,全市GDP完成131亿元,财政总收入完成10.89亿元,城镇人均可支配收入达到12050元,农民人均纯收入达到5262元。面临经济高速发展和环境压力日增的形势,霸州市要在激烈的竞争中依然保持优势,实现“人本化、生态化、现代化”的目标,加强环境保护工作,实施环境可持续发展战略是十分必要的。
一、可持续发展与环境保护
可持续发展包括环境的可持续发展、经济的可持续发展和社会的可持续发展。环境的可持续发展是基础,经济的可持续发展是动力,社会的可持续发展是目标,因而环境可持续发展是整个可持续发展的重要组成部分。
环境问题实际上是一个环境承载力的问题,包括两方面内容:一方面,经济活动索取自然资源的速度,若超过了资源本身及替代品再生的速度,将导致自然资源的枯竭和生态系统的破坏;另一方面,向环境排放污染物的数量超过了环境的自净能力,将导致生态系统的失衡。环境的可持续发展作为新兴的发展战略,至今还没有建立完备的实施体系和指标体系,因而虽然不少国家正在积极制定各种方针、政策,以实施可持续发展战略,但在具体落实中还缺乏成熟的经验,因此在县(市)域内展开环境可持续发展研究有很强的理论意义和实践意义。
二、将环境因素纳入社会发展综合决策体系
经济发展和环境保护是社会发展中两个重要的组成因素。有些人错误地将环境保护与经济发展对立起来,一是由于不能全面地认识问题,二是由于在经济核算体系中没有体现环境资源价值。把环境价值量化并纳入政府的社会发展综合决策体系,具有明显的前瞻性。目前霸州市在环境价值的量化研究方面还处在起步阶段,为使该项工作尽快开展,应以收集发达乡镇的有关资料进行分析为主,待得到一些最基本的参数,经修正后可先行使用,然后再进行有关理论及实际应用的深入研究。环境影响评价是指在进行重大活动之前,采用科学方法预测可能给环境带来的影响,提出防治对策,为决策部门提供科学依据。环境影响评价要解决两个问题:其一是项目的可行与否,其二是对可行的项目,提供舒缓措施。近年来霸州市严把建设项目审批关,严格执行了建设项目审批的六项基本原则。对不符合国家产业政策、低水平重复建设,选址不合理的项目一律不批。对环境影响评价存在批评多、分析多,而建设性的意见少,或者建议过于理论化的倾向,为解决环境影响评价的提前参与性,将环境因素纳入社会发展综合决策体系是实施环境可持续发展的必然要求。
三、提高全社会环保意识和公众环境意识
环境意识不可能自动地产生,主要靠教育和实际行动培养,针对环境意识的不同层次和不同阶段,其宣传教育对象、方式方法也不同。霸州市政府历来重视环境保护工作,十几年来,霸州市在环境保护宣传工作上做了多方面的尝试与努力,成果十分喜人,并已有了较为完整的环境保护责任制。但由于公众环境意识的建立需要一个漫长的过程,因此需要针对各阶段的特点制定切实可行的办法。工作的重点应放在现有制度的完善、具体措施的落实上。另外,公众环境意识的树立,要有广泛性,不仅要加强对青少年、党政干部的环境保护教育,还要通过居委会、村委会等基层组织,向广大市民进行宣传教育,让环境的话题走进千家万户,提高公众环境意识。按霸州目前的实际状况,完全照搬西方国家公众参与决策的方法是不现实的,可遵循从告知到参与的过程,循序渐进地扩大公众参与的范围。
四、实现环境管理战略重心转移
霸州在建市之初就十分重视环境保护工作,在经济高速发展的同时,基本维持了良好的环境质量。但是随着社会的发展,经济体制的改革,产业结构的变迁,人民生活水平的提高,环境保护提出了更高的要求,因此环境管理战略重心的转移迫在眉睫。城市环境综合整治定量考核指标显示,霸州市在工业污染控制方面已取得显著成效。过去的环境管理工作一直是以环境质量保护为目标,以工业污染源的管理为中心。随着社会的发展,人们生活水平的提高,现在人们更注重环境的安全性和舒适性。因此,环境管理工作也要适时做出转变,打破以工业污染源管理为中心的局限,以保障市民健康和创造良好生态环境为目标,建立全方位,多层次的管理构架。
从生产源头开始对污染物的产生进行控制,建立以“源头控制”为主导的污染预防管理体系,使企业从“被动治污”转向“主动治污”,从根本上转变环境管理的角色和作用。在污染预防体系的建立中,应把清洁生产作为工业污染预防的主体。它体现了可持续发展战略在工业生产中的实施,为环境与经济的协调发展提供了切实的战术性措施。推进清洁生产已成为企业与政府共同实现可持续发展战略的选择。目前在霸州市通过改进管理技术推动清洁生产,很具实际意义。另外,对生产企业实施许可证制度,它是将环境影响纳入环境管理轨道的有效方法,是市场经济条件下加强环境管理的有力工具。许可证的内容具有弹性,它的核发依据可是总量控制,也可是浓度控制。许可证以其法律上的地位,确保环境管理政策的落实实施。对不同类型的活动核发不同类型的许可证,制定有差别的管理办法,做到重污染行业重点抓,使环境管理工作在人力资源、财政资源有限的情况下,取得最大的工作效益。
人们对环境污染最关心的莫过于污染物对人体健康的危害。有毒有害物品包括农药、化肥、化工原材料、化学物品等,虽然数量有限,但其危害性却巨大。由于目前对它们的环境质量监测仅有常规指标,因此,对有毒有害物品所造成的影响和潜在危害没有准确估算。有毒有害物质使用的相对分散性给最后的处理、处置带来困难,因而首先参照国家有毒有害废物名单,依靠毒性大小、数量多少、分布范围等对有毒有害物品进行界定,从生产、销售抓起,实行销售许可制度,跟踪去向,让使用者清楚地知道其物质组成及含量、意外救助办法和用后残余物的处理办法等,同时,所有含有毒有害物质的污染物,必须送到工业废物处理中心,统一进行可靠的处理,确保不造成二次污染。
五、妥善处理废物,建设美好环境是实施环境可持续发展的依托
把资源的合理利用与环境保护联系起来综合考虑,是控制污染更为经济,有效的途径。从霸州目前状况看,首先是节约用水问题,根据霸州工业废水比重小的特点,节水减污工作的重点是城市、城镇生活用水。生活用水节约的主要途径是改善用水设施包括杜绝厕所、水龙头和阀门漏水现象,安装节水型卫生设备,对已有设备改装,推广节水型家用产品使用等。霸州目前自来水价格低廉,不利倡导节约用水,同时也因为未体现使用者偿付的原则,给公用事业背上了沉重包袱。资源价格体系的改革已成为迫切需要解决的问题,可预料在不远的将来,水价会有重大调整,霸州的企业对此要有足够的准备。这种改革将有利于水资源节约。除价格政策外,还有一些可起辅作用的手段,如税收、收费、财政补贴等。其次是垃圾回用问题,在霸州因为有以拣垃圾为生的人,虽然未实施垃圾分拣计划,但许多垃圾中能回用的成分实际上已得到分拣。但是号称白色污染的对环境危害较大的塑料制品,尤其是一次性餐盒和塑料袋,使用量日增,应少用或禁用这些物品,以切实减少其排放量和危害。对一次性饭盒使用的限制,由于可降解性塑料饭盒的成本要比非可降解性塑料饭盒的成本高,价格上不具备竞争力,因而需要制定强制性政策,推广可降解塑料的使用,从而限制或彻底取消非可降解塑料的使用。
六、注重环境科学研究,发展环保产业
霸州在环境保护基础研究方面并不具备雄厚的力量,但它有得天独厚的社会环境,毗邻京津,与科研院所联系密切。在环境科学研究上也要充分利用这一优势,积极吸取国内、外的先进经验,以高水准的环境管理研究为基础,以促环境管理上台阶为目标,加速环境管理工作向规范化迈进的步伐。这样不仅能为霸州市在未来十年或更长的时间内提供环境管理上的理论指导,而且可为全国的环境管理体制改革提供有益的经验。
环保产业是工业发展中的一个新兴行业,该产业在西方发达国家与生物技术、通讯技术一起共同成为工业界发展最为迅速的行业。发展环保产业不仅因为其市场前景广阔,是新的经济增长点,重要的还在于它是控制污染,保证环境质量的物质基础。
作者单位:廊坊职业技术学院
参考文献
[1]范志平,曾德慧,余新晓.生态工程理论基础与构建技术[M].北京:化学工业出版社2006.
[2]李训贵.环境与可持续发展[M].北京:高等教育出版社,1999.96-101.
关键词:低碳经济;黄骅市;塑料产业
中图分类号:F26 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2012)36-0199-02
塑料产业作为河北省黄骅市的新兴产业正处于快速发展时期,在追求企业利润的同时不可避免地消费了大量的石化资源,加之行业整体普遍生产技术落后,生产方式粗放等一系列问题造成了日益严重的环境污染。对于黄骅市塑料产业而言,发展低碳经济具有十分重大的现实意义。
一、低碳经济下黄骅市塑料产业发展状况
河北省黄骅市被誉为“中国北方模具之乡”,依附于模具产业的蓬勃发展,黄骅市已成立了百余家塑料加工企业,塑料行业已经成为黄骅市经济增长的重要产业之一。
1.塑料产业已初具规模。从2006—2010年,黄骅市塑料产业在工业总产值、产品总产量上均实现了翻两番的增长,分别占全国塑料行业总量的0.05%和0.07%,表现出强有力的发展态势。五年间企业数量增加了54家,实现年产值500万元以上的企业有10家,吸收就业人数增加了1 440人,具备了充足的劳动力资源。此外,黄骅市塑料产业所产塑料制品以注塑产品为主,产品样式日趋多样化,已基本涵盖塑料包装、建筑管材管件、日用品和塑料零部件四大系列,拥有上百种塑料产品,可以充分挖掘塑料市场资源,实现更广阔的销售。现今,85%的塑料产品销往东北三省、北京、天津、河北以及内蒙古等北方地区,12%的塑料产品销往韩国、美国以及东南亚地区。经过上述分析不难看出,塑料产业已初具规模,基础稳固,发展前景广阔。
2.塑料产品需求旺盛。人均可支配收入的高低决定着人均购买能力的大小。收入是决定需求的重要因素,对于塑料产品而言,收入与需求保持着同方向的变动,不难看出,人均可支配收入的增加可以拉动黄骅市塑料产品的产销量的增加。目前,黄骅市经济快速增长,人均收入水平提高,大大刺激了塑料制品需求。就资料显示,2011年黄骅市全年实现财政收入18亿元,增长28.5%,增收4亿元,其中扶持民生支出达8.5亿元,占一般预算支出的48%,接近50%,同比增长19%,再次保持经济快速增长态势。全市一般预算收入7.2亿元,增长29.5%。人均可支配收入提高,人们的消费趋势增强,市场需求扩张,黄骅市塑料制品销售量总体增加了10.7%,实现增收3 500万元,经济效益良好发展,预计未来五年黄骅市塑料产品需求量仍会保持10%增长水平。
3.塑料产业减排整改。黄骅市110家塑料企业均采用传统加工工艺进行加工制造,且制造塑料产品大多均是化学合成制品,无法自然降解,长期以来,造成了严重的环境污染,产生了大量二氧化碳排放,生态环境日益受到塑料制品的侵害已成不争事实。政府为了帮助企业更好地发展下去,2011年明确提出推动绿色低碳发展,按照减量化、再利用、资源化的原则,构建低消耗、低排放、高产出、高效益的增长方式。强力推进节能减排,谋划和实施一批重大节能减排工程,严控新建高耗能、高排放项目。逐步对黄骅市塑料行业开展大范围节能减排整合行动,打击违规生产行为,鼓励塑料企业节约用水、用电,限制高污染、高耗能塑料项目实施,帮助环保技术普及应用,为塑料产业实现节能减排提供了有力支持。黄骅市塑料产业正面临低碳转型契机,将来的塑料行业必将走上低碳发展道路。
二、低碳经济下黄骅市塑料产业发展存在的问题
1.生产原料短缺。加工原料是塑料行业赖以生存的根本,原料的供应链状况以及原料的价格波动涨跌,时时刻刻影响着塑料行业的走向。黄骅市广大塑料加工企业均属于中小型企业,加工所用原料基本是传统五大通用合成树脂,分别是PE、PP、PVC、PS、ABS。黄骅市塑料企业生产用料消耗过程中,五大合成树脂消耗量占加工原料消耗总量的比例之和高达80.88%,由此可以看出,黄骅市塑料企业对传统原料存在高度依赖性,可以说黄骅市塑料行业的运行已然离不开对传统合成树脂的消耗。然而,传统的合成树脂原料均属石化塑料,主要以石油为主要来源。一方面,由于石油属于不可再生资源,是不可能用之不尽、取之不竭的,黄骅市塑料产业必将面临原料短缺问题,而这将根本抑制塑料产业的可持续发展。另一方面,近些年来石油价格受国际局势走向影响剧烈,总体仍保持价格不断上升态势。在石油价格的驱动作用下,塑料企业原料采购成本也在不断增长,黄骅市塑料企业将面临着巨大成本压力,随着压力的加大,企业利润无法实现,造成经济效益低下,企业发展举步维艰。
2.技术设备落后。在塑料制品的生命周期内,CO2主要在塑料制品合成与加工耗能过程中产生,这部分产生的碳排放量占到总碳排放量的80%,也就是说在完成塑料制品注射加工系列动作的过程中所使用的技术的性能状况成为了减少生产加工过程中碳排放量排放的核心因素。近年来由于巨大耗能负荷,碳排放量日益增多,与低碳经济相关的技术是中国塑料机械企业着力解决的问题之一。随着研发投入的增加,全自动注塑机以及伺服液压注塑机已经问世,相对于传统同类型的定量泵注塑机可分别节能50%和30%,但相对的机械价格却高出了分别7~8倍和3~5倍。目前黄骅市塑料企业有110家,而且全部是私营企业,规模以中小型企业为主。绝大多数塑料企业资金实力薄弱,自主创新观念不强,高额的技术引进价格更是违背了黄骅市塑料企业管理者追求高额利润的心理,导致目前黄骅市塑料行业整体规模偏小,科技基础薄弱,产品附加值低,耗能量居高不下,低碳先进塑料技术在整个行业推广举步维艰。这样的现状不仅造成了企业耗能成本整体上升,行业经济利润难以提高,而且加剧了碳排放量过快增长,环境压力增大。
3.消费观念陈旧。消费者对塑料制品的青睐程度极高,一直被广泛购买。相对地,消费者大多对塑料产品的认识不足,大量价格低廉的非耐用和一次性塑料制品比如塑料购物袋和塑料保鲜膜,被消费者肆意购买,用完后消费者便将其随意丢弃,从而造成了塑料废弃量大幅上升。废旧塑料丢弃问题从消费中产生,自然也需要从消费中解决。黄骅市塑料产业在2009年消费后的废旧塑料废弃量为11 770吨,而总产量为22 400吨,废弃率为52.54%。而实际情况是近几年黄骅市塑料行业平均废旧塑料回收率仅为22.5%,也就是说30%的废弃塑料处于未回收状态,被丢弃在自然界中,加之化工合成塑料制品无法进行自然降解,长期留放自然环境会产生大量CO2和SO2等气体,碳排放量上升,破坏生态环境。专家预计未来五年塑料制品的废弃率仍保持高比率,回收率会在22%~25%之间波动,这表明仍将会产生大量的废旧塑料,也就是说废弃塑料整个生命周期所耗费的能源以及使用的原料都在消费过程中大量流失,对环境的破坏情形可想而知。
三、黄骅市塑料产业发展低碳经济的对策
为了顺利实现塑料产业低碳转型,提高产业经济和生态双重效益,就需要有针对性地解决这些问题。
1.使用生物塑料。黄骅市塑料产业石化塑料的高比例应用造成了大量塑料制品在降解和焚烧过程中的高碳排量,同时由于石化塑料具有不可再生性,塑料企业面临成本日益上涨,原料短缺的问题。生物塑料是在微生物作用下生成的塑料,或者是以淀粉等天然物质为基础生成的塑料,具有环保、低碳的特点,是理想的塑料原料。据专家估计,在未来几年内,中国国内生物降解塑料在一次性包装领域的需求量将达150万吨/年,无纺布领域将达60万吨/年,在农业地膜领域将达100万吨/年,在一次性日用杂品和部分医疗材料领域将达50万吨/年。由此可知,一年内总的生物塑料需求量将达到360万吨,计算可知会减少576万吨的碳排放,生态效益巨大。在人们的环保意识日益高涨和石油价格上涨的作用下,生物可降解塑料在中国市场潜力巨大。这将为黄骅市塑料产业生物塑料制品销售带来机遇,应该加快黄骅市“生物降解塑料产业化生产线”的建设,推进生物塑料工程的实现,可最大限度地减少CO2的排放,有利于黄骅市塑料产业低碳生产和低碳消费的实现。
2.建立试点基地。激发企业投入低碳技术研究的热情,应由政府管理部门制定灵活度高且详细试点择选标准,选取经营状况良好、工业总产值持续上升、经济基础较好、技术相对先进的塑料企业作为试验点,建立数个新型低碳技术试点基地,引进相关数控人才和高级技工,加大对低碳节能技术的自主研发投入。凡是建立试验点的塑料企业均有享有国家优惠政策的权利,对开发新技术成功,表现突出和低碳技术实现大范围普及和应用的企业予以资金扶持和奖励,继而激发黄骅市塑料企业从事低碳技术研究和使用的积极性,吸引更多塑料企业经营者的关注。塑料产业的相关管理部门对试验点企业进行整合,定期组织企业管理者就低碳技术的最新应用情况进行报告,并作相关发言,展开试验点间“头脑风暴”,扩大信息透明度,强化企业间的技术流通和交流,通过点与点之间的信息流动,弃其糟粕,取其精华,为低碳技术今后的研究创新和技术改进提供理论成果。
3.普及低碳理念。首先,厂家应明确塑料制品信息。企业应在商品说明和公司官方网站上详细明确生产商品的各项质量指标,并附上相关对比数据和标准、厂家联系方式,方便消费者了解所购产品的详细信息,及时进行咨询,从而减少不合格产品的购买,扼杀质量标准不合格塑料制品的销售市场。然后,企业进行市场调查,回访消费者。塑料加工企业应及时追踪本企业塑料产品市场流向,对产品销售情况进行调查,根据消费者的反馈信息,统计相关数据,及时调整产品生产结构,生产适销对路的塑料制品。最后,制定塑料产品回收标准,向消费者提供合理赔偿。鼓励消费者及时对塑料制品使用过程中产生的问题告知企业,企业依据回收标准和规定及时对确实不合格产品回收,并对利益受到侵害的消费者进行合理补偿。
参考文献:
植物制人造蛋、癌症医学筛查、非转基因科技育种、生物可降解食品软包装、大数据评估个人信誉、废水生物处理、寿命可达27年的LED灯等7个高科技项目惊艳亮相。
这七个项目都是李嘉诚基金会在全球范围甄选出的国际前沿科技创新成果,涉及农业、生物科技、节能环保、新材料、大数据、医疗等领域,具有很强的科技引领性和商业化前景,均为资源节约型、环境友好型和可持续发展项目。
七家参展的高科技创业公司来自美国、以色列、加拿大、西班牙等国家,团队成员普遍不超过30人,创始人年龄都在30岁左右,处处洋溢着朝气蓬勃的青春气息。
随后的20日至23日,主办方又在西安、苏州、广州、郑州、济南五大城市对7个科技创新项目进行了有针对性的巡展,获得了政府部门、科研院所、产业、投资等各界人士的普遍称赞与认可。
据主办方介绍,“科技夹子”活动及高科技创业项目的推广,一方面在于探索外资研发机构参与中国科技计划实施的新机制和新途径,即通过构建跨国技术转移平台,帮助企业链接全球资源和市场,促进世界科技成果的资本化、产业化和中国化。
另一方面在于探索市场化导向机制,即用市场化方式配置科技资源,推动中国的科技创新和产业升级。此外,通过一系列“创新日”带动“创新热”,进而形成人人创新、自主创新的良好氛围。
Hampton Creek:用植物造蛋
禽流感、温室气体排放和急速上升的鸡蛋价格让消费者对鸡蛋欲罢不能,特别是胆固醇高的患者,更是不能多吃鸡蛋。如何解决这个想吃鸡蛋又有所顾虑的问题呢?
在“科技夹子”会上,美国Hampton Creek公司最新研制的植物人造蛋为人们带来惊喜。他们将包括普遍种植于加拿大的豌豆和几种豆类植物混合,制作出味道及营养价值与真鸡蛋相似的植物制人造蛋及蛋黄酱。其优势为:不含麸质与胆固醇;产品售价较真蛋便宜48%;保存时间更长;降低饲养动物能源消耗及疾病传染风险。
该公司创办人Josh Tetrick已经为不少世界名流富豪炒过他的人造植物蛋,其中包括英国前首相布莱尔、世界首富比尔盖茨和香港首富李嘉诚。
曾在非洲和联合国工作过的法学博士Josh Tetrick,一直想创作新品种食物来改变世界,因为在长达7年的时间里,他亲身感受到了极端饥饿和资源紧张给人类带来的灾难。
Josh Tetrick表示,为批量生产鸡蛋,饲养母鸡先要消耗大豆和玉米,种植饲料则需使用大量肥料,而运输的过程更是需要消耗大量石油。科学数据估算显示,一颗鸡蛋从生产到被人体消化,能量转化率仅为39:1。
他的团队成员包括植物学家、生物学家、化学家、食品科学家等4个领域的35位科学家,苦心研究如何在上千种植物中提取需要的蛋白质,实现“人造蛋”,他们甚至为这些植物蛋白建立一个数据库。Hampton Creek最终成功混合加拿大产青豆、南亚大豆和高粱等12种未经基因改造的植物,研制出味道、营养价值、胶质特性与鸡蛋无异的植物蛋白粘稠液体。
“我们就是想为世界创造这样一种可能性:花更少的钱却吃上更健康、环保的食品。那人们何乐而不为呢?”Josh Tetrick这样解释自己的创业理念。
而他对人类食物未来的构想也赢来投资者的青睐。A轮投资便吸引了Khosla等硅谷著名创投基金及Pay Pal创始人彼得・蒂尔的注资。而比尔・盖茨更是称Hampton Creek“能够改变人类食品未来的三个公司之一”。比尔・盖茨不仅掏钱投资,还为这家刚刚建立起来的食品公司当起创业导师,并在硅谷为其宣传。
2013年9月,Hampton Creek从一个食品概念正式进入商业化,陆续推出以植物蛋白为主要成分的纯粹蛋黄酱产品(Just Mayo)和纯粹曲奇(Just Cookie),进军美国食品市场。由于Just Mayo与其他传统含鸡蛋类蛋黄酱口味无异,且价格低廉,因而曾几度登上好市多等大型超市畅销榜榜首。
Hampton Creek在美国的传奇故事也传到了亚洲,Josh Tetrick正有意开拓亚太市场,而李嘉诚近几年也热心投资科技最前沿,在全球甄选优秀创业项目。于是双方一拍即合,李嘉诚的旗下的风司维港投资豪掷1550万美元。这便是Hampton Creek公司所斩获的B轮风险投资的其中一笔,其他投资者还包括雅虎联合创始人杨致远的雨云创投、对冲基金亿万巨鳄Tom Steyer。
Josh Tetrick透露,明年公司计划在中国建起两家人造植物蛋生产工厂,目前仍在筹划当中,选址未定。而进入中国市场策略很可能是与大型食品企业合作,以植物蛋液体替代鸡蛋,帮助企业降低生产成本或者销售价格。
Medial Cancer Screening:大数据筛查癌症
世界卫生组织(WHO)在今年2月发表了《全球癌症报告2014》,研究称2012年全球癌症患者和死亡病例都在令人不安地增加,新增癌症病例有近一半出现在亚洲,其中大部分在中国,中国新增癌症病例高居第一位。在肝、食道、胃和肺等4种恶性肿瘤中,中国新增病例和死亡人数均居世界首位。
癌症筛检可在早期发现癌症,提早治疗往往可使患者延长寿命甚至治愈。但现有多数筛查技术饱受诟病,常见的医学影像检测、大肠镜和活体细胞取样等技术缺点不少,过程繁琐、成本过高,且对身体有一定伤害,足令许多潜在癌症患者望而却步,很多种类癌症的自愿筛查率在世界范围内普遍偏低。此外,以政府财政主导的癌症筛查项目,又有可能在提高癌症筛查率方面“矫枉过正”。
来自以色列的Medial Cancer Screening公司,通过建立一系列癌症风险评分平台,以一般低成本血液化验,便能快速筛查多种癌症风险,是医疗保健领域的一次大数据革命。其优势为:于早期检测发现高危个体,以有效、高成本效益的方法让高风险患者更快得到治疗,减低发病率和死亡率。
Medial Cancer Screening现已推出一个数据平台,专门筛查直肠结肠癌。该项目通过与大型医疗机构合作,获取大量现有的常规血检资料,然后利用算法分析,为每个个体得出直肠结肠癌的风险评分。近年来,直肠癌的发病率在中国呈逐年上升趋势,发病率在所有肿瘤发病率中排名前五位。
目前中国结肠癌筛查还没有建立起一套完整的体系,仍处于比较初期的阶段。在医疗资源相对充裕的上海,大便隐血筛选检查率低于5%,而发现问题进一步进行肠镜检查者的比例更不足3%。
目前,该数据筛查平台已获得以色列及欧盟的医疗器械体系认证,可用于专业医疗机构作为结肠直肠癌的筛查工具。该公司创办人兼CEO Ori Geva Halbersberg透露,公司正着手将这套体系引入中国,已开始在中国大型医疗机构和政府卫生主管部门中寻找合作者,并希望未来可以在医疗水平较发达的地区如北京、上海开展试点。
Ori Geva Halbersberg坦言,因为人口繁多、医疗体系复杂,中国市场仍有太多挑战和变数,他希望在中国积极探索,找到理想的合作伙伴。“我相信Medial Cancer Screening的大数据医疗技术引进中国后,将为13亿人口的癌症筛查难题提供一个全新的解决方案。”
Kaiima:育种技术令小麦增产30%
联合国粮农组织曾指出,到2050年前,全球粮食生产需在目前基础上增加70%,才能满足人口增长的需求。这为Kaiima公司提供了难得的发展机遇,
Kaiima公司成立于2007年,主要研发生物科技和育种技术,其最核心技术为倍体强化(EPTM),可大幅增加农作物产量。
国务院发展研究中心副主任韩俊(时任)在以色列的一次考察活动中,参观了Kaiima公司,获悉其技术可令小麦增产30%以上,通过实地验证才相信。Kaiima的增产技术同样令李嘉诚印象深刻,他曾评价凯伊玛的技术“不得了”。
Kaiima的希伯来词意为“可持续的、长久的”。Kaiima公司总裁 Doron Gal解释说,“这个词的含义与我们的理念相一致:发展一种可持续的农业技术,这和目前已有广泛应用的技术很不一样。”
Kaiima通过其研发的倍体强化技术,结合其先进的育种项目(小麦、水稻、玉米、蓖麻等),应用于主要粮食作物品种培育,发展种间杂交创造新品种,在不用转变基因的情况下,极大提高作物品种的丰产性,进而提高土地和水资源利用效率 。
Doron Gal表示,目前世界范围内,倍体强化技术在提高产量方面是最先进的,也非常安全。该技术模仿的是植物自然进化过程。在应对环境压力时,植物通过染色体加倍,进化成更强大个体,这在植物界相当普遍,比如小麦本是两倍体植物,经过上万年漫长的自然进化过程,最终成为六倍体。
倍体强化与转基因技术有着本质的区别。Kaiima中国公司CEO矫树凯认为,主要有两点不同:第一,针对某一具体的性状,转基因技术是一段基因直接切入,抗虫抗病效果颇佳,但到目前为止,还没有在直接增产粮食方面取得任何突破;第二个不同点是,倍体强化没有引进任何外来基因,因此不会引起公众恐慌。在推广过程中,无需经过基因安全证书认证等复杂环节,应用便捷。
2011年完成第二轮融资后,Kaiima明确了全球发展战略,在寻找新一轮投资者时开始将目光投向全球化投资机构,拥有中国背景和资源的维港投资进入视线。
2013年9月,Kaiima完成总额6000万美元的第三轮募资,投资机构除了维港投资,还包括世界银行旗下的国际金融公司(IFC)以及以色列投资公司英飞尼迪集团(Infinity Group)。
Kaiima公司现有114名员工,其中92名在以色列。Kaiima与几乎所有的大型育种公司和机构都有合作,比如拜耳和国际水稻研究所。向第三方合作公司提供倍体强化技术并收取一定的费用,是Kaiima目前的盈利方式。
2014年,Kaiima成立了中国子公司,并非常重视中国的业务发展,将根据中国行业政策设计不同的商业模式。
TIPA:100%生物可降解食品包装
食品包装是世界上最大的塑料包装污染来源,超过50%的塑料包装污染来自食品行业。全球食品软包装产业已经达到730亿美元的规模,但是其中只有低于5%的产品实现了回收利用,软包装行业亟需新的环境友好污染处理方案。
来自以色列的Tipa公司在生物可降解塑料领域实现突破,推出了100%生物可降解的食品软包装,使用完毕后可在180天内完全自然分解。突破性的生物高聚物(biopolymer)技术,使产品兼具极佳保湿保鲜性、透明度及拉伸力,几近传统食品包装塑料,可应用于脱水、新鲜、冷藏、冷冻食品。
Tipa,在希伯来文中意指“水滴”,该公司由2位创始人于2010年创办,现有一支由18位专业人士组成的研发团队,获得了6项相关技术专利。
相比传统常规塑料,Tipa的生物可降解塑料无疑更贵。该公司创始人、以色列科技界十大女性领军人物之一Daphna Nissenbaum表示,肯定会借助政府支持与相关法规之力进行推广使用,欧美等地就已明确支持企业使用生物塑料等具可持续性的塑料。
Tipa现在的第一代产品,已经结束试验检测期,将于2015年开售,预计能够实现盈利。
Daphna Nissenbaum介绍说,最大的目标客户群是食品公司,现正与本国及欧美的大型食品公司商谈合作;此外,小型的食品包装公司也在客户范围之内。
据了解,维港投资于今年4月对Tipa进行了投资。这是第一次来中国,充满新鲜感,收获颇丰。她表示,有在中国开设分支、寻找合作伙伴的打算,这也是此行目的之一;初来乍到,如何在中国运作、做些什么、做什么适合、具体怎么做,这些都是现在要开始学习的内容。
Traity:大数据评估个人信誉
Facebook、微博、微信等社交化互联网使得个人线上信息爆炸式增长,但是其中掺杂了大量虚假或者无效信息,需要甄别技术完善个人档案,实现生活的线上线下一体化。同时越来越多的细分垂直行业实现交易线上化及个人化,需要一个可信任的衡量线上交易方信誉的标准或平台出现。
来自于西班牙的创业公司Traity,利用大数据、人工智能技术和算法,将个人或企业在社交媒体上的数据信息进行整合,建立一个标准化的信誉档案平台。
具体而言,Traity通过抓取每个人社交媒体(Facebook、Twitter、LinkedIn)上的社会关系及履历信息、行为信息(兴趣、专长、收入、政治立场等),以及交易网站(eBay、Amazon)上的交易信息,借助大数据技术将其整合,勾勒出一幅巨大的“个性考察图”,试图量化每个个体的个性特点和信誉,以令参与者更加认清自己、了解他人。
“我们想建立这样一个世界:人人互信,即使从未谋面,也不会有隔阂。”Traity创始人Juan Cartagena说。
这家在马德里一家小咖啡馆起步的互联网创业公司,目前已有超过80万注册用户,并获得了李嘉诚旗下维港投资及贝塔斯曼集团等的首轮投资。Traity即将落户位于美国硅谷的山景城(Mountain View),这也是互联网创业者的圣地。
Traity所应用的两个概念――大数据和线上名誉管理(Online Reputation Management,简称ORM),在当今互联网领域中可谓炙手可热。互联网时代,线上名誉已经成为个人和企业的“另一张脸”,人们往往通过搜索一位陌生人或一家企业在线上所呈现的形象,以获最初印象。这种“虚拟印象”可能意味着一个职业机会、一次购买决定、一笔信贷甚至一桩商业合同。
Traity通过提供用户线上名誉的标准化评估,以量化直观的方式呈现用户的线上名誉,并成为线上人际互信的通行证。这一平台可运用于个人财务风险、市场研究、企业招聘、企业线上营销等领域。
Juan Cartagena 表示,目前贸然进入中国市场未必能有大收获,在公司发展初期,难有精力在中国这个完全不同的互联网生态中另建一套信誉体系。但这次中国之旅让我看到了太多的机会,我相信我们还会回来。
NanoSpun:生物处理废水和溢油
水是21世纪的原油。用水量在过去3个世纪以来增长了35倍,电厂和工业企业在生产程序以及用作冷却剂的过程中使用大量的水,占今天全球需求量的16%,到2030年还将升到22%,这个增长当中的40%来自中国。
2011年到2016年全球对于废水运输设备、测试设备、处理设备和处理化学品的市场,将从570亿美元成长到930亿美元,年复合成长率(CAGR)达到了10.4%。节约用水和对废水进行环保处理,十分迫切。
来自以色列的NanoSpun公司创始人兼CEO Ohad Ben Dror在“科技夹子”推介会上介绍了他们研发的废水生物处理技术和废水生物处理产品,借助纳米科技,以生物方式处理水、废水和溢油。
这是他们首批推出的环保产品,该项目2011年荣获“以色列全球清洁科技竞赛”成就奖。其优势为:环保高效,使用容易,成本低;适用于众多产业与应用方式的多样化净化与控释平台。
据了解,水及污水处理产品的关键技术,是在智能双层中空纤维的多孔净化面料中,有效封包生物活性元素。Ohad Ben Dror在推介会上说,NanoSpun的产品可以做到几近乃至完全没有能耗。
Nano意指“纳米”,Spun译为“纺织”,二词的组合指向NanoSpun公司的技术精髓:利用微纳尺度的多孔纤维材料,增强特定的生物过程。他们致力于以静电纺丝(electrospinning)技术制备微纳纤维,推动智能纤维平台的发展。
作为高效的水处理技术之一,膜技术广泛应用于海水淡化、给水处理、污水处理等领域。而静电纺丝技术可连续制备直径短至几纳米的纤维,因其直径小、孔多、比表面积(指单位质量物料所具有的总面积)大,去除杂质高效,被普遍认为是一种质量颇佳的膜材料。
然而,利用静电纺丝技术制备纳米纤维,产量通常较低,因而难成规模化生产。Ohad Ben Dror承认这是一大挑战,但未来总有技术可以解决。
NanoSpun的纳米技术源自于Technion以色列理工大学,其后由本公司团队进一步开发而成。这项专利技术的基础是NanoSpun的崭新程序,通过此程序能以一个步骤就把活体成分封包在其具可渗透性的中空纤维中,形成一个即使在基本纤维水平的情况下也非常有效的生物反应器。
Nanospun现有12名员工,年内计划增加到20人。该公司团队由杰出科学家和研发人员组成,主要来自Technion以色列理工大学,集结商业技能和化工、机械工程和生物等领域,拥有推动科研和商业发展30年以上深厚经验。
Ohad Ben Dror透露,公司仍在投入研发技术,尚未盈利,但已获多个国家的政府支持。维港投资于2013年年中正式注资该公司。
Nanoleaf:颠覆照明产业
在5月19日举办的“科技夹子”推介会上,来自加拿大、由3名多伦多大学80后毕业生创立的企业Nanoleaf(其中两名华裔)展示的LED灯,令现场观众为之一振。
2009年,三人在毕业数年后重聚,欲在节能环保和绿色科技领域有所作为,后来便有了Nanoleaf LED灯泡的横空出世。
他们研发的可折叠LED产品,是全球最高能源效益的灯泡,只需12瓦特,便可达100瓦特灯泡的光明,能源损耗控制至5%,远低于普通白炽灯20%的能耗,寿命可长达27年。
其优势为:自动调节电流输出,有效保持约摄氏60-70度的安全恒温,解决过热而耗损的问题;灯泡由印电路板组合而成,电路板可折叠,把多个微型LED灯放在折叠式的印制电路板内,改变了生产过程,颠覆传统模式;电路板亦可模仿灯泡形状、用户可自行安装;即时散发360度全方位光线。
10月7日瑞典皇家科学院将 2014 年诺贝尔物理学奖授予了因发明了“高亮度蓝色发光二极管(LED)” 的日本科学家以及美籍日裔科学家,以表彰他们在发现新型高效、环境友好型光源方面所作出的贡献。
瑞典皇家科学院在宣布获奖名单时说:“LED 灯的出现,使得我们在传统光源之外,找到了更持久、更节能的光源。这项发明开启了一场照明革命,白炽灯泡照亮了20世纪,而21世纪将被 LED灯照亮。”
毋庸置疑, LED 灯正在以其绝对的优势取代白炽灯。但现在 LED 照明的渗透率还相对较低,照明市场 LED渗透率的提升潜力巨大, LED 照明产业将迎来爆发。
早期的批量生产所需资金,Nanoleaf主要从众筹网站筹得。今年,Nanoleaf获得维港投资及凯鹏华盈(KPCB)的共同投资。“这是新的一大步,我们现在拥有充足的资源可加大研发力度,并数以倍计地扩张生产规模。”Nanoleaf官方博客如此写道。
Nanoleaf灯泡目前最低售价35美元,造价着实不菲。创始人朱嘉钧(Gimmy Chu)表示,目前售价是基于最初的生产情况,当时一次只生产1000只灯泡,规模小导致定价高。眼下重要任务之一是建设位于东莞的全自动化生产线。公司目前正在拟定新的定价方案,待全自动化生产线建成后,价格将会下调。
摘要:从腐烂秸秆畜禽粪便土层分离得到一株产纤维素酶细菌,经初步鉴定为谷草芽孢杆菌,其产纤维素酶活力在培养42h后达到最大72.18U/ml,最佳pH为7.0。
关键词:腐烂秸秆;纤维素酶;细菌分离
中图分类号:S14 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-03-0070-1
0 前言
纤维素是世界上最为丰富而又可再生的一种多糖类物质,植物每年通过光合作用产生的纤维素类物质高达15.5×1010t[1],纤维素酶在食品、饲料、纺织、造纸、制药、能源和环保方面有着重要应用价值[2]。纤维素在纤维素酶的作用下被分解成小分子可被利用的葡萄糖,用于食品、饲料生产,还能作为生产乙醇的原料,纤维素被分解后形成的L-乳酸,可用于生产可降解塑料,减少“白色污染”。目前很多研究说明很多真菌、细菌和放线菌都能产生纤维素酶。因此,分离筛选出高效生产纤维素酶的菌种具有重要的研究价值。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 样品采集 从腐烂秸秆的畜禽粪便土层(距离地表层10cm)采集样品,将样品装入无菌袋中,带回实验室备用
1.1.2 实验仪器 恒温干燥箱,高压蒸汽灭菌锅,超净台,紫外分光光度计,水浴锅。
1.1.3 培养基 富集培养基:叶粉或秸秆粉 5g/L,采样地土壤浸提液 100ml;增殖培养基:细菌培养基、大型真菌培养基、霉菌培养基均为常用普通培养基。筛选培养基:(1)纤维素筛选培养基(初筛)KH2PO4 2.0g/L,(NH4)2SO4 1.4g/L,MgSO4 7H2O 0.3g/L,CaCl2 0.3g/L,FeSO4 7H2O 5mg/L,MnSO4 1.6mg/L,ZnCl2 1.7mg/L,CoCl2 1.7mg/L,CMC-Na 2.0g/L;(2)玉米秸秆筛选培养基(复筛) KH2PO4 2.0g/L,(NH4)2SO4 1.4 g/L,MgSO4 7H2O 0.3g/L,CaCl2 0.3g/L,FeSO4•7H2O 5mg/L,MnSO4 1.6mg/L,ZnCl2 1.7mg/L,CoCl2 1.7mg/L,玉米秸秆6.0g/L。
1.2 方法
1.2.1 菌种分离 取的样品用上述土壤无菌水液在无菌环境下振荡30min,制得菌悬液。取10ml菌悬液,添加90ml相对应初始富集培养基,150r/min,37℃,培养14d。
1.2.2 菌种筛选 按菌体富集获得增殖菌液10ml,加入90ml纤维素筛选培养基中,在相对应的富集温度和转速下培养,培养最短时间为细菌7d,每隔2d取筛选后的菌液,作为以后筛选步骤的菌液。取5mL初步富集的菌悬液,分别接入到50mL的增殖培养基中,装入到150ml三角瓶,在对应的富集温度和转速下增殖培养。将菌液梯度稀释到10-7,每一个平板取0.5ml稀释液涂布固体增殖培养基平板,每梯度涂布 10个平板,倒置平板培养,温度和培养时间7d,挑取单菌落或纯菌丝于斜面上培养。
1.2.3 菌种初步鉴定 将筛选出的单菌株进行多次纯化培养后,进行鉴定,一部分用斜面培养基保藏于-4℃冰箱。采用革兰氏染色镜检和纯菌种菌落形态观察,对分离菌种进行初步鉴定。
1.2.4 纤维素酶活力测定 (1)标准曲线绘制;(2)粗酶液制取:将保藏的纯菌种活化后,接种于增殖培养,37℃,150r/min,振荡培养48h,按2%的接种量于30ml液体产酶培养基中,37℃,150r/min,振荡培养,定时取样测定发酵液中的酶活力;(3)DNS法测定酶活力:取发酵液于4℃,5000 r/min,离心10 min,得上清液。取4支带有20ml刻度的试管,每支试管加1ml酶液(其中1支对照,3支平行试验),样品管置于50℃水浴中,预热2min,对照管置于沸水浴10min,然后4支试管中加4ml已预热至50℃的1%羧甲基纤维素钠为底物溶液,样品管置于50℃水浴准确及时3min取出,流水迅速冷却,用蒸馏水定容20ml,摇匀后用分光光度计于485nm处测定吸光度值。1min生产1ug葡萄糖定义为一个酶活力单位。
2 结果与分析
2.1 分离筛选到菌株
通过对分离到的1株菌种的革兰氏染色和纯菌种菌落观察,暂时将其命名为J1。这个菌株经染色呈革兰氏阳性,着生鞭毛,椭圆到柱状,有芽孢生成,菌落表面粗糙不透明,污白色或微黄色。综上述特性与芽孢杆菌属的谷草芽孢杆菌特征很相似,暂归为芽孢杆菌。
2.2 酶活力测定结果
对J1菌株发酵温度和pH研究说明:纤维素酶活力随发酵时间的变化可以看出当发酵时间达到42h时,酶活力达到最大值;发酵液pH对酶活力也有影响(见图2),其最佳pH值为7.0。
3 结论
通过从腐烂秸秆畜禽粪便土层分离得到的一个菌株,经初步鉴定为谷草芽孢杆菌同属菌种,对其生理生化特征研究,表明该菌株在42h产纤维素酶活力达到最大值72.214U/ml。我们分离得到的J1菌株产酶活力相对较高,应用产纤维素酶细菌来生产纤维素酶具有自身独特的优势,那就是菌种容易培养,增值速度快。虽然产纤维素酶活力并不具有明显优势,但可以通过菌种诱变技术或者基因工程技术来改良菌种,获得理想产纤维素酶的菌株。
参考文献
[1] 汪纬云,朱金华,吴守一.纤维素科学及纤维素的研究进展[J].江苏理工大学学报,1998,19(3):20-27.
[2] 曾傲,叶君.纤维素酶水解及其在能源与环境保护中的应用[J].广东化工,2006,162(33):25-28.