用合成生物學(xué)建立循環(huán)生物經(jīng)濟(jì)學(xué)

2010年4月，墨西哥灣變黑。由深水地平線鉆井平臺(tái)上的甲烷氣體爆炸引發(fā)的最大海上石油泄漏應(yīng)該已經(jīng)泄漏了大約8億升石油進(jìn)入環(huán)境。造成墨西哥灣整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)及其周圍居民的嚴(yán)重破壞，這樣的石油泄漏表明我們對(duì)石油的依賴與嚴(yán)重后果相結(jié)合。即便在最近的時(shí)候，例如在災(zāi)難性的漏油事件中在婆羅洲的印度尼西亞港口城市巴厘巴板海岸導(dǎo)致宣布進(jìn)入緊急狀態(tài)，涉及石油的大規(guī)模事故可能造成無法估量的損害。我們需要無數(shù)高價(jià)值化學(xué)品的油，如染料，燃料和藥物，以及塑料。塑料最終出現(xiàn)在大太平洋垃圾區(qū)，海洋區(qū)域估計(jì)是法國的兩倍。從將有限的石油資源開采到最后一刻作為塑料垃圾的那一刻起，石油是一種不可持續(xù)的能源和化學(xué)品來源。那我們?cè)趺茨茏龅酶媚?

白色生物技術(shù)利用酶促過程從可持續(xù)來源生產(chǎn)高價(jià)值化學(xué)品，同時(shí)減少能源消耗和廢物產(chǎn)生。這種情況的早期例子是洗衣粉中的酶，其允許在較低溫度下有效清潔(即較少的能量消耗)。近來，從酵母上的細(xì)菌到植物的整個(gè)生物體通過酶催化用于生產(chǎn)。從轉(zhuǎn)基因細(xì)菌中的胰島素生產(chǎn)到工程酵母中的青蒿素 - 一種瘧疾藥物前體 - 的合成，復(fù)合物和廣受歡迎的化學(xué)物質(zhì)可以基本上以葡萄糖作為起始原料來生產(chǎn)。合成生物學(xué)，將工程原理融入生物學(xué)，通過合理設(shè)計(jì)或改進(jìn)生產(chǎn)途徑，使白色生物技術(shù)獲得了巨大的推動(dòng)力。同合成生物學(xué)被2016年世界經(jīng)濟(jì)論壇譽(yù)為十大最重要的新興技術(shù)之一，生物技術(shù)被歐盟視為我們可持續(xù)未來的六大最重要技術(shù)之一，白色生物技術(shù)完全有望成為通告的基礎(chǔ)生物經(jīng)濟(jì)。

建立在協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)，環(huán)境和社會(huì)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，循環(huán)生物經(jīng)濟(jì)需要具有可持續(xù)性，并解決目前石油經(jīng)濟(jì)所帶來的缺陷。而不是使用原油作為我們物質(zhì)需求的起點(diǎn)，循環(huán)生物經(jīng)濟(jì)旨在使用低成本和更環(huán)保的碳源例如農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢物或非食用糖類作物以可持續(xù)的方式生產(chǎn)有用的化學(xué)品。這是通過使用定向酶進(jìn)化和代謝途徑工程來實(shí)現(xiàn)從更環(huán)保的碳源開發(fā)有效的合成途徑，以及使用光作為未來從藻類生成生物燃料的能源來實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在可以在糖的微生物中生產(chǎn)基于聚羥基丁酸酯(PHB)或聚羥基鏈烷酸酯(PHA)的塑料。這些生物塑料不僅可以從可持續(xù)來源生產(chǎn)，而且還可生物降解，因此不會(huì)積聚在垃圾填埋場或海洋中。除了提供替代品之外，生物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品還可以幫助解決當(dāng)前技術(shù)的后續(xù)問題，例如基因工程消化油的微生物或酶，用于降解塑料，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。因此，合成生物學(xué)為大太平洋垃圾補(bǔ)丁提供了潛在的解決方案。

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