[發明專利]一種復合高溫菌劑及其在堆肥中協同降解聚苯乙烯的方法

在審

• 申請號: 201810400812.3
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108715818A
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 陳志;趙文琪;謝勝佳;周順桂
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C05G3/00;C12R1/01
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 許飛

本發明公開了一種復合高溫菌劑及其在堆肥中協同降解聚苯乙烯的方法，復合菌劑含有嗜熱菌菌株Thermus thermophilusFAFU013、Thermaerobacter composti FAFU014和Geobacillus stearothermophilusFAFU011中的至少兩種。本發明的復合菌劑是一種嗜高溫的復合菌劑，能夠直接利用城市污泥、畜禽糞便、農業殘余物、餐廚垃圾等有機固體廢棄物中的營養物質進行生長和繁殖，并使堆肥溫度能夠迅速升高到70℃以上，堆肥的同時可加速聚苯乙烯的氧化，并在復合嗜熱菌劑的聯合作用下促進了聚苯乙烯廢舊塑料的降解。

技術領域

本發明涉及生物技術和環境技術領域，具體涉及一種復合菌劑及其在堆肥中協同降解聚苯乙烯的方法。

背景技術

塑料作為一種重要的高分子材料，具有質輕價廉，強度高和容易加工等優良性能，在生產、生活的各個領域都有廣泛應用。我國是塑料生產和消費大國，2013年全球消費2.99億噸塑料，其中24.8％來自中國。聚苯乙烯(PS)塑料廣泛用于生產包裝容器、日用品、電子產品以及發泡塑料，占塑料總生產量的7.1％，且我國對PS的需求量每年以5.9％的速率增長。然而，聚苯乙烯具有高分子量和高穩定性，是最難降解的塑料之一。聚苯乙烯塑料的生產和使用給人們的生產、生活帶來極大便利的同時，廢舊聚苯乙烯塑料隨意丟棄造成大范圍的“白色污染”問題，對市容景觀和人類賴以生存的生態環境造成日益嚴重的危害。如何有效處理廢舊聚苯乙烯塑料，已成為世界各國亟待解決一個環保課題。

當前對聚苯乙烯等廢舊塑料的處理，主要采取填埋、焚燒和回收利用等方法，然而這些方法。填埋處理，占用場地大，塑料在土壤中礦化和降解率低，增加了土地資源的負擔和土壤生態系統污染的風險；焚燒處理，投資運行費用高，且焚燒過程中會產生甲苯、苯、一氧化碳、二噁英等有毒氣體，造成二次污染；回收利用廢棄塑料時，分類十分困難，且采用二次回用塑料生產的產品與采用新材料生產的產品相比，在材料性能和經濟性上都無任何優勢，推廣應用的難度很大。因此，尋求廢舊塑料的新型降解途徑，解決由于塑料引起的環境污染問題已迫在眉睫。

近年來，利用生物促進廢舊塑料降解的技術，通過生物代謝過程將廢舊塑料以二氧化碳、水等終產物進入地球化學循環中，被認為是處理廢舊塑料等有機固體廢棄物最具持續性的處理方法，受到國內外學者廣泛關注和研究。已報道昆蟲、細菌和真菌等多種生物都能夠降解塑料，其中微生物被認為在自然環境和昆蟲腸道的塑料降解過程中發揮最為重要的作用。目前，研究證實Exiguobacterium sp.、Ideonella sakaiensis、Enterobacterasburiae、Bacillus sp.等多種微生物能夠降解聚苯乙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸二乙醇酯等塑料。但這些微生物在塑料降解前或降解過程中需要大量添加外源的營養物質以獲得較高的微生物種群數量和生物活性，且大多數常溫微生物在自然環境中對實際廢舊塑料的降解效率依然很低。此外，有研究表明，利用熱氧化法與微生物協同處理可以有效促進塑料的降解。有機固體廢棄物的高溫堆肥，不但能夠提供微生物生長所需要的營養物質，而且堆肥過程中產生的熱量迅速積累，營造一個天然的高溫環境，可極大提高有機污染物的降解效率。然而，當前從自然環境和昆蟲腸道中分離到的塑料降解菌都是常溫菌(最適生長溫度<40℃)，無法在堆肥等高溫環境中生長繁殖，使得在實際處理中無法直接利用熱氧化法與微生物協同作用促進塑料的降解，增加了廢舊塑料實際處理的難度和成本。

嗜熱棲熱菌(Thermus thermophilus)是一類在40℃以下不能生長，最適生長溫度為65-70℃，最高生長溫度80℃，好氧、革蘭氏陰性、非芽孢桿菌，具有多種嗜熱水解酶和氧化還原酶，有利于提高代謝活性和有機物降解速率。

嗜熱脂肪地芽孢桿菌(Geobacillus stearothermophilus)最適生長溫度為56-65℃，最高生長溫度70-77℃，需氧、革蘭氏陽性、芽孢桿菌，具有嗜熱脂肪酶，可催化酯鍵水解，以及酯化、酯交換、醇解、酸解等反應。