专家聚焦：卡特里娜·科尼什

卡特里娜·科尼什，俄亥俄州研究学者，生物基应急材料专业讲座教授。

很多科研人员在“灵光乍现”之前通常要面对数年勤勉的研究、冗长的实验和千篇一律的实验结果。但是对于卡特里娜·科尼什来说，8岁的小小年纪就已经灵光乍现了。科尼什是俄亥俄州研究学者，俄亥俄州立大学农业食品和环境科学学院生物基应急材料专业讲座教授。她生于英国，也是那里第一次点燃了她对科研的兴趣。有一天在博物学课堂上，她突然意识到植物和动物的活法其实没什么区别，只不过植物必须原地不动，而动物可以自由移动而已。这一想法一直贯穿着科尼什的各种科研经历和突破性成果，从自然适应到物理反应，使她成为可持续生产和100%产品利用学领域顶尖的科学家。科尼什就职于园林作物部，礼任化学和生物化学部顾问，同时还兼职阿克伦大学高分子学院和南非西开普大学生物技术学院教授。她现在主要在俄亥俄州伍斯特学院从事科研工作，隶属俄亥俄农业研究与发展中心（OARDC）。

 

请问您的研究方向是什么？

我的研究方向涵盖了几个不同领域，包括生物基应急材料、天然橡胶合成与生产、食物和农业废物利用。我目前的研究很大一部分集中在产胶作物的研究上：巴克艾金蒲公英（也称俄罗斯蒲公英）和银胶菊（一种生于美国西南部的灌木）。

我的研发项目全是应用方面的基础研究，之后再进行开发和商业化推广。现在我们的目标是开发巴克艾金蒲公英橡胶并实现它的商业化生产，对于俄亥俄州来说巴克艾金是一种新作物，这种作物的各个部分都有望实现商业化利用。蒲公英除了生产胶乳还能生产菊粉，我希望能够将菊粉转化成丁二烯，把石油基合成聚合物的核心成分替换成生物基物质，而且保证特性完全相同。

还有一些项目是专门针对食品加工研究的，我们已经将食品废料分门别类，有的废料发酵后可制成糖类或燃料，有的可以转化成生物基填料，为高分子合成产业所用。

另一个颇具影响力的项目是在南非的小型农场中培育银胶菊，既可以生产胶乳和生活燃料，还可以为当地居民提供就业机会。

 

为什么这两种作物是生物基应急材料领域的宠儿呢？

巴克艾金蒲公英是一种可以生成天然橡胶的作物，在全球橡胶产能日益不足的情况下为我们提供了一种新的选择。况且，现在合成橡胶是由石油加工而成，所以找到一种天然产胶作物替换合成橡胶会对石油需求生产直接影响。银胶菊还会生成菊粉，这种橡胶的副产品可以转化成乙醇的生产原料或经过发酵处理后生产高级燃料和化学制剂。

银胶菊橡胶对橡胶过敏者也是安全的。除此之外，它的树脂含量也很高，品质与松树树脂很类似。这种特殊树脂经改造后可以作为绿色柴油机燃料使用。提取胶乳之后剩下的木质生物质含有丰富的树脂，我们还在研究怎样把它们转化成热解油（一种还在研究当中的生物燃料，有望替代石油产品）。银胶菊的转化率能达到60%，其中75%转化成了燃油，而能量最高的生物油是由生物质产品制成的。

 

您的研究成果可能对生物燃料领域带来什么改变呢？

这些植物从来没有引入过生物燃料领域。而由于其产胶特性，单单橡胶市场就可以支撑研究费用了。研究显示，产胶作物生成的这种高能量生物质副产品，已经完成碾碎可以直接进行下游处理，这大大减少了成本。全年均可加工生产，而这种生物质不仅碳氢化合物含量丰富而且开发成本低廉，因为它是副产品而不是主产品。预计只有每加仑不到一美元的成本。

 

您的下一步研究计划可以透露一下吗？

下一步规划取决于我们的研究进展。我们仍将继续提升这些作物的碳氢化合物产量，提升胶乳和橡胶的产量，优化生物原油的品质。我们还在拓展发酵工艺技术，可制成的燃料和化学制品数目也增加了。现在我们面临的最大挑战是这些作物的大面积种植，而且要能够实现全面的商业化生产。

 

研究中的哪一刻让您觉得最有成就感呢？

1991年我还在美国农业部工作，从事天然橡胶的生物技术开发（研究生成橡胶的酶类和基因），那时召开的第一届胶乳过敏反应研讨会，是由胶乳产业协会和美国食品和药品管理局联合举办的。我那时已经开展了产胶作物的生物化学共同性研究，所以我知道不同植物的蛋白质所具有的免疫原性表性特征不尽相同。我当时提出，对于那些1类胶乳过敏症的人可以使用银胶菊胶乳替换橡胶树胶乳，而大部分人主要只对1类胶乳过敏。会议最后，一些著名的过敏症专科医师都愿意对银胶菊胶乳进行测试。最终，美国食品及药物管理局也认可了银胶菊胶乳对1类过敏症患者不会引起过敏症状。

 

什么是您最引以为豪的？

南非正在进行的一个项目就不错，那里已经开始规模化种植银胶菊了，这给东开普省当地的黑人提供了就业机会。看到他们参与进来并推动着项目的进展，非常令人高兴，因为我的研究产生了那么大的人道主义影响。

您还有什么目标或梦想还没实现？

我的终极目标是要在国内建立一个永久的天然橡胶工业，这要基于高度机械化的生产体系。美国有能力在橡胶消费方面实现自给自足，这会创造20万个潜在的就业机会，会保护美国的利益。我们可以成为一个橡胶出口国，由此创造的就业机会数以百万。与此同时，我还想在南非建立一个劳动密集型生产体系，那样可以为1100万人口提供就业和教育机会。

 

在俄亥俄州搞研发有什么特殊的意义吗？

这里使一切成为可能，在这里研究人员有充分的自由，我们可以选择最有效的工作方式。