用合成生物学建立循环生物经济学

2010年4月，墨西哥湾变黑。由深水地平线钻井平台上的甲烷气体爆炸引发的最大海上石油泄漏应该已经泄漏了大约8亿升石油进入环境。造成墨西哥湾整个生态系统及其周围居民的严重破坏，这样的石油泄漏表明我们对石油的依赖与严重后果相结合。即便在最近的时候，例如在灾难性的漏油事件中在婆罗洲的印度尼西亚港口城市巴厘巴板海岸导致宣布进入紧急状态，涉及石油的大规模事故可能造成无法估量的损害。我们需要无数高价值化学品的油，如染料，燃料和药物，以及塑料。塑料最终出现在大太平洋垃圾区，海洋区域估计是法国的两倍。从将有限的石油资源开采到最后一刻作为塑料垃圾的那一刻起，石油是一种不可持续的能源和化学品来源。那我们怎么能做得更好呢?

白色生物技术利用酶促过程从可持续来源生产高价值化学品，同时减少能源消耗和废物产生。这种情况的早期例子是洗衣粉中的酶，其允许在较低温度下有效清洁(即较少的能量消耗)。近来，从酵母上的细菌到植物的整个生物体通过酶催化用于生产。从转基因细菌中的胰岛素生产到工程酵母中的青蒿素 - 一种疟疾药物前体 - 的合成，复合物和广受欢迎的化学物质可以基本上以葡萄糖作为起始原料来生产。合成生物学，将工程原理融入生物学，通过合理设计或改进生产途径，使白色生物技术获得了巨大的推动力。同合成生物学被2016年世界经济论坛誉为十大最重要的新兴技术之一，生物技术被欧盟视为我们可持续未来的六大最重要技术之一，白色生物技术完全有望成为通告的基础生物经济。

建立在协调经济，环境和社会目标的基础上，循环生物经济需要具有可持续性，并解决目前石油经济所带来的缺陷。而不是使用原油作为我们物质需求的起点，循环生物经济旨在使用低成本和更环保的碳源例如农业和工业废物或非食用糖类作物以可持续的方式生产有用的化学品。这是通过使用定向酶进化和代谢途径工程来实现从更环保的碳源开发有效的合成途径，以及使用光作为未来从藻类生成生物燃料的能源来实现的。现在可以在糖的微生物中生产基于聚羟基丁酸酯(PHB)或聚羟基链烷酸酯(PHA)的塑料。这些生物塑料不仅可以从可持续来源生产，而且还可生物降解，因此不会积聚在垃圾填埋场或海洋中。除了提供替代品之外，生物经济产品还可以帮助解决当前技术的后续问题，例如基因工程消化油的微生物或酶，用于降解塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。因此，合成生物学为大太平洋垃圾补丁提供了潜在的解决方案。