此篇介紹的是一種可生物降解的塑膠，沿歷史－結構－性質－用途的主線，寫得還是相當工整的。不過原文年代已有點久遠，不知最近幾年有沒有新進展。
有空還要準備一下今年的北京行程。鳥巢半程馬拉松，雖然至今未有消息，微博、微信久未更新，田協日曆也還未列出此項比賽；而就算繼續舉辦，也不一定搶到 / 抽到名額。但既然有計劃在鳥巢“破2”，先把行程計劃好總是沒錯的－－反正沒甚麼好寫嘛。
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| 關於今年的“鳥馬”，唯一的跡象是這條微博 |
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絕大部分的塑膠都不能生物降解，因此，塑膠廢料的處置便成了一個棘手的問題。它們多數會被送往堆填區，或者倒入大海、隨着洋流漂泊至諸如“太平洋垃圾帶”的地方──那是一座巨型的飄浮之島，由無數漂浮於海面上的垃圾碎屑堆積而成，面積估計足有三個英國那麼大。循環再造對於某些物料而言是個好主意，可是，再生塑膠的能量消耗，有時比生產塑膠還要高。另一個辦法是將廢物焚化，但必將排放出有毒氣體。還有就是，現在的塑膠基本上都以石油為原料，隨着石油供應日趨枯竭，塑膠替代品的問題更是倍受關注。
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| 塑膠污染問題嚴峻 |
聚羥基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate，簡稱“PHB”），則是一種可降解的聚酯類聚合物，屬於聚羥基烷酸酯類化合物（PHAs）。PHB的奇妙之處在於，它不僅是一種無毒性、可生物降解的聚合物，實際上它還是由某些細菌天然產生的。
它最初於1920年代由法國微生物學家Maurice Lemoigne從巨大芽孢桿菌中發現。科學家相信，細菌儲存PHB的原因，就跟我們哺乳類動物儲存脂肪一樣──作為能量來源。在細菌體內合成的PHB呈離散狀顆粒，直徑約100~800nm。然而，採用不同的細胞種類、不同的培養環境、不同的提取方法，所得到的聚合物，其數量、尺寸、分子量也是千差萬別的。
對於巨大芽孢桿菌，這種聚合物的含量通常佔細胞乾重的30%，可是，通過合適的條件控制，包括提供過量的碳元素、以及限制營養物質（如氮元素）的供應，產量最高可提升至80%質量百分比。作為細菌“食物”的碳元素可以來自多種物質，葡萄糖、蔗糖、糖蜜、澱粉以及酒精皆可。
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| 上：PHB的分子結構 下：巨大芽孢桿菌中的PHB |
PHB是一種熱塑性材料，換言之，當它受熱時將會變軟、熔化。它不溶於水，卻十分不耐酸、碱，也能溶於氯代烴類溶劑。PHB之所以時至今日還難以應用到日常商品裡，除了其高昂的生產成本外，另一個重要原因便是它那糟糕的機械性質。受制於它的生物合成機理，PHB的結構極其規則──堪稱是完美的“等規聚合物”，意味着聚合鏈上的所有側基均指向同一方向。這有利於聚合鏈形成螺旋結構，所有側基都指向螺旋外側，以將空間位阻減至最低。於是乎，那些聚合鏈很容易互相堆積並形成晶體。這種聚合物的結晶性，使之顯得堅硬而易碎。另一大缺陷是，這種材料的熔融狀態很難把持，因為當溫度稍高於其熔點175攝氏度時，這種材料便將開始分解。
為了克服這些問題，我們可以對細菌合成的過程加以干預，使得它們生成出的PHB與聚羥基戊酸酯（Polyhydroxyvalerate, “PHV”）共聚。共聚化破壞了結構的工整性，因此不會那麼容易結晶，材料便不那麼易碎，卻依然是可生物降解的。共聚化也降低了材料的熔點，視乎PHB與PHV比例的不同，熔點最低可降至75攝氏度，這樣操作起來就很方便了。
降解的週期因材料的組份、以及所處的環境而異。舉例而言，在污水廠那樣的環境，周圍有大量“享用”它們的細菌時，最短只需數個月便會降解；而當它們處於細菌數量少一些的大海時，需時會長一些，有可能要花費幾年時間；然而，作為上架商品而存放於家裡廚房、浴室時，這種塑膠亦可以“五十年不變”。
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| PHB的降解 |
在1980年代，這種共聚物曾經以“Biopol”的商品名稱推出市面。近些年來，人們則開始研究以細菌以外的東西來合成PHB及其共聚物，包括酵母、轉基因植物（如油菜花、水芹）等。儘管這種聚合物的普及應用目前仍受到生產成本的限制，它們實際上卻已經在許多領域發揮着作用。
由於它們不溶於水，PHB-PHV共聚物被用於生產水杯，尤其是美國海軍所用的水杯，因為他們正致力減少由他們產生的塑膠廢料。這些水杯用完可以直接扔進海裡，而且由於這種聚合物的密度大於水，廢棄的水杯將沉入海底，化為那些深海細菌的美餐。
它們還被用於生產一次性的家庭用品和刮鬍刀、同時也被包裝業界用來做洗髮水的瓶子和食物容器。而考慮到它們的生物兼容性與生物降解性，研究人員已經開始研究PHB及其共聚物在醫學方面的應用，包括縫接線、傷口貼、接骨鋼板及螺釘等。它還能用於藥物緩釋：先將藥物分散在這些聚合物裡，然後隨着聚合物的降解，藥物將緩慢釋放出來。
隨着石油價錢與日俱增，隨着生物科技愈趨成熟，或許再過不了多久，這類化合物便將點綴在生活各處，從家居、工作場所乃至農場的堆肥裡。
（原文在此）
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