美國密蘇里大學(xué)研究團(tuán)隊近日開發(fā)出一種經(jīng)過基因工程改造的藻類，有望在廢水處理中高效“捕捉”并回收利用有害微塑料，為應(yīng)對這一頑固環(huán)境污染問題提供全新技術(shù)路徑。

該項目由密蘇里大學(xué)工程學(xué)院教授、邦德生命科學(xué)中心首席研究員戴蘇西（Susie Dai）領(lǐng)導(dǎo)。 她團(tuán)隊設(shè)計出一種特殊藻株，能夠與水體中的微塑料顆粒結(jié)合并將其從受污染水中分離出來。 研究不僅瞄準(zhǔn)微塑料減排，還嘗試將回收的塑料與藻類生物質(zhì)一并“升級再造”，制備復(fù)合生物塑料薄膜等新材料。

戴蘇西指出，微塑料幾乎無處不在，從池塘、湖泊、河流到各類廢水系統(tǒng)乃至人類食用的魚類體內(nèi)都能發(fā)現(xiàn)其蹤跡。 目前大多數(shù)污水處理廠主要依靠現(xiàn)有工藝去除較大的塑料顆粒，而尺度微小的微塑料常常“漏網(wǎng)”，最終進(jìn)入飲用水系統(tǒng)，持續(xù)污染環(huán)境并危害生態(tài)系統(tǒng)。

在最新研究中，團(tuán)隊通過基因改造，使藻類能夠合成檸檬烯這一天然油性化合物，它也是橙子香味的主要來源。 檸檬烯賦予藻類顯著的疏水性，而微塑料本身同樣具有疏水特征，兩者因而易于在水中相互吸附。 當(dāng)這種工程藻類與含微塑料的水體接觸時，微塑料顆粒會“黏”在藻細(xì)胞上并聚集成團(tuán)，進(jìn)而形成更大的絮狀團(tuán)塊，沉降后可被相對容易地從水中分離出來。

除了捕獲微塑料，這類改造藻類還能在富營養(yǎng)化的廢水環(huán)境中良好生長，通過吸收過量營養(yǎng)鹽進(jìn)一步參與水質(zhì)凈化過程。 戴蘇西表示，通過這一體系，可以在一個流程中同時實現(xiàn)“去除微塑料”“凈化廢水”以及“將微塑料與藻類一同加工為有用生物塑料產(chǎn)品”三重目標(biāo)。 雖然目前仍處于研究早期，但團(tuán)隊的長期愿景是將這項新工藝整合進(jìn)現(xiàn)有城市污水處理廠，使城市在提升水處理效率、減少污染的同時，也能從中獲得具應(yīng)用價值的新材料產(chǎn)品。

為推動技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用，團(tuán)隊正在受控條件下利用生物反應(yīng)器進(jìn)行放大實驗。 其中一套名為“Shrek”的100升級生物反應(yīng)系統(tǒng)，已經(jīng)用于處理工業(yè)煙道氣，探索通過藻類吸收減輕空氣污染的可能性。 展望未來，研究團(tuán)隊計劃建設(shè)更大規(guī)模的生物反應(yīng)器裝置，并將這一平臺擴(kuò)展應(yīng)用到廢水處理等更多場景，提升對多種環(huán)境污染物的去除效率。