農牧廢棄物高質化制備新型“生物質地膜”獲突破

近日甘肅省科學院生物研究所微生物資源處理與利用團隊在農牧廢棄物高質化利用制備新型材料“生物質地膜”研究方面取得重要技術突破，利用功能微生物資源和發酵技術成功制備新型生物基成膜助劑替代化學成膜添加劑，并將農牧有機固體廢棄物高質化利用為新型生物質地膜，為減少塑料地膜污染，實現農牧業有機固體廢棄物綠色循環利用提供了新的策略。該項研究已發表在國際頂級期刊《化學工程雜志》。

為了滿足日益增長的糧食需求，塑料地膜已成為確保高產和提高作物質量的關鍵農業技術。然而由于塑料地膜在自然環境中的可降解性有限，其殘留物對農業生態系統產生一連串的不良影響。因此，迫切需要一種環保的地膜產品來替代塑料地膜。生物質地膜的主要材料是富含纖維的秸稈和動物糞便，是農牧廢棄物資源。生物質地膜可以自然降解，促進土壤質量的改善和效益的增加。

然而，生物質成膜和維持時間與作物產量、水分利用效率和土壤環境的功能密切相關，因此有必要引入環保型成膜助劑。以往的研究表明，水玻璃、木質素磺酸鈉、果膠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羥甲基纖維素、殼聚糖等化學物質被廣泛用作液體配方的助劑，也通常用于生物可降解薄膜。但其成本高、加工復雜或潛在的土壤質量風險等明顯缺點限制了其實際應用。為了減少塑料薄膜污染，同時實現農牧業有機固體廢棄物的綠色循環利用，本研究提出微生物發酵液可以完全替代化學成膜添加劑的新策略。

研究以甘肅省微生物菌種保藏中心的腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）為功能菌株，通過生物發酵法制備一種新型生物基成膜助劑（BFH-L）。通過對腸膜明串珠菌和BFH-L的粘附性能和促植物生長效果的評價，證實了BFH-L的成功制備。腸膜明串珠菌的全基因組分析為支持BFH-L的有效性提供了強有力的證據，這可歸因于編碼腸膜明串珠菌胞外聚合物基因的功能貢獻。

該項研究以牛糞和成膜助劑為主要原料制備生物質膜。通過三角模型的評價和比較，BFH-L在制備生物質膜（BF）中可以有效替代化學成膜助劑。生物質膜具有優異的保水性、促進植物生長的效果、對環境影響小。該項研究以腸膜明串珠菌為原料，通過生物發酵法制備一種新型生物基成膜助劑（BFH-L）。研究通過對腸膜明串珠菌和BFH-L的粘附性能和促植物生長效果的評價，證實了BFH-L的成功制備。腸膜明串珠菌的全基因組分析也為支持BFH-L的有效性提供了強有力的證據。

據悉，該研究利用功能微生物資源和發酵技術成功制備新型生物基成膜助劑替代化學成膜添加劑，并將農牧有機固體廢棄物高質化利用為新型生物質地膜，為減少塑料地膜污染，實現農牧業有機固體廢棄物綠色循環利用提供了新的策略。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152436

  論文摘要圖。甘肅省科學院供圖。