撰文 戴維·別洛
大腸桿菌會引發(fā)嚴(yán)重的食物中毒癥狀，但通過遺傳工程，它們可以成為很有用的塑料。美國圣地亞哥Genomatica有限公司的科學(xué)家最近宣布，他們成功地將細(xì)菌進(jìn)行了處理，并制造出了丁二醇（butanediol，BDO）。BDO是一種化工原料，被用來制造從彈性纖維到車擋的許多東西。不需要原油和天然氣就能制造BDO，給化工制造業(yè)帶來了更節(jié)能的方法。
有益的細(xì)菌：遺傳工程大腸桿菌也許能夠制造塑料，這樣就能夠減少對化石燃料的消耗
Genomatica公司創(chuàng)始人之一、現(xiàn)任總裁、工程師克里斯托芬·席林（Christophe Schilling）說：“我們對這些有機(jī)體進(jìn)行遺傳工程操作，這樣它們會分泌我們想要的產(chǎn)物來促進(jìn)生長。讓我們感興趣的也是這種正反饋機(jī)制：它們生長得越快，分泌的產(chǎn)物就越多。”他們在2000年篩選出了這種生產(chǎn)我們需要的化學(xué)物質(zhì)的細(xì)菌。
這些大腸桿菌能夠在發(fā)酵罐中大量生長（就像用玉米釀酒一樣），并且通過遺傳操作，使它們能夠耐受高濃度BDO的環(huán)境。席林說：“最開始，很低濃度的BDO就能夠殺死大腸桿菌。但現(xiàn)在，我們使它們進(jìn)化，能夠生長在我們所需要的環(huán)境里。我們讓細(xì)菌在糖和水中生長，來制造我們想要的產(chǎn)物，然后從糖水中將產(chǎn)物分離出來。”
全球最大的BDO生產(chǎn)商之一，德國化學(xué)巨頭巴斯夫公司（BASF）生產(chǎn)BDO和其他化學(xué)制品的執(zhí)行主管，化學(xué)家赫伯特·埃克斯納（Herbert Exner）說：“（生產(chǎn)這些化學(xué)制品）需要數(shù)量可觀的能源。”因為傳統(tǒng)的BDO生產(chǎn)方式需要消耗大量能源，席林及其同事于是開始嘗試新方法。
此外，BDO價格越來越昂貴，批發(fā)價已從每磅1美元上漲到1.22美元。埃克斯納說：“過去一年里，天然氣和石油的價格不斷上漲，而生產(chǎn)BDO的原料不是天然氣就是石油。原料價格上漲了，BDO的價格自然就跟著漲上去了。”
成本決定了一種塑料的加工生產(chǎn)方法能否被廣泛采用。Genomatica公司并不確定這種用大腸桿菌制造的BDO將花費(fèi)多少成本，因為迄今為止，這種方法都還沒走出過試驗室。
但是該公司確信，他們的生產(chǎn)方式所需能源（即使是包括了收集和運(yùn)輸從食糖到纖維素等所有未加工的給料所需的能源）只需要32,000英熱單位（British thermal units ，Btus，1Btus等于4186.8焦耳)，至少比傳統(tǒng)方式節(jié)省30%的能源。CEO克里斯托夫·甘恩（Christopher Gann）說，公司計劃“用便宜的、易得到的、非食物的可持續(xù)給料。”而大腸桿菌可以在常溫常壓下，將這些“無用”的糖類變成BDO。而傳統(tǒng)的以石油為原料的BDO生產(chǎn)方式若是常溫，就不能采用常壓，反之亦然。
甘恩補(bǔ)充到：“某一天，原油價格會漲到每桶250美元也不奇怪。”迄今為止，研究人員只生產(chǎn)了不到1公斤的BDO。他期待一個新的試驗工廠能夠在來年建成并投入使用。
巴斯夫公司的埃克斯納說：“石油和天然氣總有一天會消耗殆盡。但是主要的工業(yè)——例如汽車制造業(yè)——并不會因為你的產(chǎn)品是從生物實驗室里出來的，而甘愿掏更多錢。”
現(xiàn)階段要達(dá)到每年會生產(chǎn)14億千克相對便宜的BDO，Genomatica公司仍然有很長一段路要走。但該公司提出，這種遺傳工程大腸桿菌可以為將來制造必需的塑料復(fù)合物提供一種可持續(xù)的方式。
甘恩說：“我們選擇從制造BDO開始，是因為這種化合物從石油和天然氣開始到成品所需的步驟相對成熟。而我們以土地、陽光和水開始，以水中的糖類結(jié)束來制造BDO。我們最大的競爭優(yōu)勢是，這是一種低能耗的、環(huán)保的制造方式。”（環(huán)球科學(xué)編譯 silk）
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