把细菌变成塑料工厂

近来，一家新公司发现了一种利用经遗传工程改造的微生物生产聚合物的方法，这取代了基于化石燃料的加工过程。这些微生物以糖类为能源。

优良的细菌：经遗传工程改造的大肠杆菌（E. coli）可以产生塑料，因此可不再需要使用化石燃料来生产塑料了。

大肠杆菌（E. coli）能给你带来严重的食物中毒，但是用一点基因工程的技术对其进行改造后，它也能产生一种有用的塑料。最近，总部设在圣地亚哥的基诺麦迪卡公司（Genomatica Inc.）的科学家宣布，他们成功地利用细菌直接生产出了1, 4-丁二醇（BDO）。这种化合物可用来制造很多用品，如氨纶、汽车保险杠等。因此，这就提供了一种不用石油或天然气就能生产BDO的、更节能的方法。

基诺麦迪卡公司创始人之一、生物工程师兼现任总裁克里斯托夫•希林（Christophe Schilling）说：“我们对这些有机体进行遗传工程操作，这样它们会分泌我们想要的产物来促进生长。” 他们在2000年开始培育生产这种化学物质（指BDO）的细菌。“让我们感兴趣的地方在于此：它分泌的产物越多，生长得就越快。”

这种大肠杆菌能够在大型发酵罐中大量生长（就像那些可从玉米中酿造酒精的大肠杆菌一样），并且通过遗传操作，它们能够耐受水中高浓度BDO的环境。希林说：“最初，很低浓度的BDO对大肠杆菌而言就是有毒的。但是现在，我们使它发生了演变，它能够生长在我们所需要的浓度环境里。我们让细菌在糖和水中生长，以便制造想要的产物，然后从糖水中将产物分离、纯化出来。”

当前生产BDO的方法需要消耗大量能源，希林及其同事首先开始尝试新的方法。全球最大的BDO生产商之一、德国化学巨头巴斯夫公司（BASF）在美国的负责生产BDO和其它化学品的执行主管，化学家赫伯特·埃克斯纳（Herbert Exner）说：“生产这些化学品需要数量可观的能源。”

此外，BDO的价格越来越昂贵，批发价已从每磅低于1美元上涨到约1.22美元。埃克斯纳说：“在过去的一年里，天然气和石油的价格不断上涨，而生产BDO的原料不是天然气就是石油的相关产品。因此，原料价格上涨了，BDO的价格自然就跟着涨上去了。”

成本决定了一种塑料的加工生产方法能否被广泛采用。基诺麦迪卡公司说，现在还不确定这种用大肠杆菌制造的BDO将花费多少成本，因为迄今为止，这种方法还没走出过实验室。

但是该公司进行了计算，他们的生产方式所需能源（甚至包括了收集和运输从食糖到纤维素等所有未加工的原料所需的全部能源）只需要32,000英热单位（British thermal units，简写为Btus，1英热单位＝1055.06焦耳——译者注），比传统方式至少节省30%的能源。基诺麦迪卡公司的CEO克里斯托夫·甘恩（Christopher Gann）说，公司计划使用“便宜的、易得到的、非食物的、可再生的原料。”而大肠杆菌可以在常压和40 ℃下，将这些“无用”的糖类转变成BDO。而传统的以石油为原料的BDO生产方式若是常温，就不能采用常压，反之亦然。

甘恩补充道：“某一天，原油价格会涨到每桶250美元也不奇怪。”迄今为止，研究人员只生产了不到2磅（1公斤）的BDO。他期待一个中试工厂能够在明年建成并投入使用。

巴斯夫公司的埃克斯纳说：“石油和天然气总有一天会消耗殆尽。但是主要的工业——例如汽车制造业——并不会只是因为你的产品贴上了生物标签，而甘愿掏更多的钱。”

现阶段要达到年产30亿磅（14亿公斤）相对便宜的BDO，基诺麦迪卡公司仍然有很长一段路要走。但是该公司指出，这种经遗传工程改造的大肠杆菌可以为将来制造必需的塑料复合物提供一种可持续的方式。

甘恩说：“我们选择从制造BDO开始，是因为这种化合物从石油和天然气开始到成品所需的步骤相对成熟。而我们以土地、水和阳光开始，以水中的糖类结束来制造BDO。我们最大的竞争优势是，这是一种低能耗的、相当环保的制造方式。”