数万年来，人类社会一直在努力寻找解决自身产生的所有废弃物的方法。这是一个变得越来越令人恼火的难题。根据联合国的数据，自 2008 年以来，世界人口的大多数居住在城市中，其中许多城市甚至缺乏基本的能源生产和废物管理基础设施。
今天宣布的最新研究成果为解决棘手的废物问题提供了一个小而有希望的突破。这项工作正发生于快速城市化、日益扩大的消费者参与和生态危机的交汇点——也就是在中国。
由香港城市大学的林嘉露领导的研究团队，描述了将星巴克咖啡店的陈旧烘焙食品转化为关键消费品成分的生物精炼程序的成功实验室测试。林嘉露认为，这一突破可能会产生高投资回报，并处理大量原本会最终进入垃圾填埋场或固体废物焚烧炉的垃圾。
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“在香港，食物垃圾问题非常重要。香港人均每天产生半公斤食物垃圾。这是亚洲国家中平均最高的，”林嘉露说。她补充说，香港的三个垃圾填埋场将在 2018 年达到饱和，这将使本已成问题的情况变得更加严峻。
精炼有机材料并不是什么新鲜事。一百多年来，商业规模的努力一直存在，将玉米、甘蔗和其他植物性物质转化为各种各样的产品，从燃料（如玉米乙醇）到许多消费品（如肥皂和洗涤剂）的成分。例如，亨利·福特在 20 世纪初的最初款 Model T 汽车被设计为使用大麻乙醇。
自那时以来，生物精炼技术在复杂性方面有所提高，现在正在生产许多石油基材料的化学替代品。公共和私营部门对该过程的兴趣是受到对化石燃料供应、温室气体排放、促进农村发展或科学研究工作以及建设可持续能源的多种担忧的驱动。
它也可能是有利可图的。国际能源署生物精炼工作组估计，生物基化学品的生产可能为全球化学工业带来 100 亿至 150 亿美元的收入。
使用食物垃圾而不是食物
林嘉露及其同事工作的创新之处在于他们成功地精炼了食物垃圾，而不是加工可能另作食用的谷物。这样，他们的程序如果扩展到商业规模，就可以在减轻市政废物基础设施压力的同时，生产不会限制食物供应的商业上可行的材料。
林嘉露在关于这项研究的新闻稿中说：“我们正在开发一种新型的生物精炼厂，即食物生物精炼厂，随着世界努力实现更大的可持续性，这个概念在未来可能会变得非常重要。”
“从长远来看，将玉米和其他粮食作物用于生物基燃料和其他产品可能不可持续。有人担心，这种方法可能会提高食品价格，并导致世界某些地区的粮食短缺。使用废弃食物作为生物精炼厂的原材料当然是一种有效的替代方案，”她补充说。
该过程的工作原理如下：将不新鲜的烘焙食品与真菌混合，真菌产生酶，将食物中的碳水化合物分解为简单的糖。然后将这些糖放入发酵罐中，细菌在其中将糖转化为琥珀酸。
2004 年，美国能源部将琥珀酸确定为可能从生物质转化为高价值商业材料的主要材料。它在该机构列出的 12 种糖衍生物质中名列榜首。
琥珀酸是一种无色结晶化合物，用于清漆、染料和香水，以及许多消费产品（如包装，否则可能用化石燃料生产）和药物中的成分。
林嘉露的研究工作源于去年夏天她与气候组织之间的讨论，气候组织是一个与企业和政府合作开发低碳技术和经济的非营利组织。香港星巴克是该组织的成员之一，气候组织的代表去年夏天询问林嘉露是否可以尝试转化这家咖啡连锁店的垃圾。除了收集剩余的烘焙食品外，星巴克还通过捐赠销售环保礼品套装的部分收益来资助这项研究。
咖啡渣变成肥料
香港星巴克每年产生近 5,000 吨用过的咖啡渣和未食用的烘焙食品垃圾，目前这些垃圾被焚烧、堆肥或倾倒在垃圾填埋场。
“目前，我们每周处理来自星巴克的大约 2 公斤烘焙食品垃圾。我们从糕点垃圾中获得的产量略高于芝士蛋糕，”林嘉露说。每公斤不新鲜的糕点产生 0.45 公斤琥珀酸，而芝士蛋糕产生 0.44 公斤。
除了来自星巴克的垃圾外，林嘉露还转化了香港城市大学的食堂垃圾。
她说，咖啡渣已被发现在发酵过程中会抑制酶的生长，因此它们不再包含在生物精炼过程中。但是，她补充说，香港一家回收组织一直在使用咖啡渣为有机种植的蘑菇施肥，然后将蘑菇出售给该市的喜来登酒店。
林嘉露说，下一步是建造一个中试规模的工厂。她说，香港一家烘焙食品供应商每天产生 1 吨垃圾，这些垃圾被转化为肥料。她说，她的小组的工艺可以将那么多垃圾转化为可商业销售的琥珀酸。
“目前，有一些公司对这个过程感兴趣，”她说。“我们进行了一项技术经济研究，其中我们计算了将 1 吨废物转化为琥珀酸的设施规模。”
林嘉露不愿透露哪些公司参与了中试工厂的开发，但表示“香港和中国最大的废物处理公司之一对此感兴趣。”
她估计可能会在 9 月份宣布消息，生物精炼厂的建设可能需要一年才能完成。
林嘉露和她的研究小组今天在费城举行的第 244 届美国化学学会全国会议暨博览会上宣布了他们的发现。
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