传统废水处理工艺存在“高药耗、高能耗、高碳排放”等一系列技术弊端，在全球可持续发展的战略背景下，如何通过范式转变突破上述技术瓶颈成为环保行业健康可持续发展的关键。水污染控制与环境微生物课题组围绕这一重大行业需求，基于前期扎实的菌剂研发基础及丰富的废水生物强化处理工程实践经验，创新性地提出了高浓度有机废水微生物转化合成高值生物塑料—聚羟基脂肪酸酯（PHA）的全新技术路径，将污染物降解与高值化学品生物制造有机结合，通过基因组学、转录组学、基因敲除等技术手段系统探究了污染物降解及PHA合成的微生物代谢机制，进一步通过开放式发酵反应器构建及工艺优化，实现了生物转化过程的定向调控及PHA产品宏量生产。研究成果为创新废水处理模式，推进资源循环，发展循环经济提供了全新视角和技术支撑。

以自主筛选分离的耐碱副球菌Paracoccus sp. ZQW-2（已授权国家发明专利ZL202411062569.0）为底盘细胞，巧妙利用有毒难降解污染物吡啶为独特的“氮源调控因子”，实现了吡啶高效降解同步回收PHA（Green Chem., 2025a）；该技术路径在多种难降解含氮有机废水N-甲基吡咯烷酮（已授权国家发明专利ZL202410283259.5）、N，N-二甲基乙酰胺（已授权国家发明专利ZL202411009042.1）中展现出了广泛的适用性。通过生命周期评价与技术经济分析，验证了该生物炼制策略在环境与经济效益方面的可持续性（Adv. Sci., 2025）。同时，为进一步开发替代性廉价碳源降低PHA合成成本，研究团队从盐湖底泥中分离鉴定出一株能够高效合成PHA的菌株Halomonassp. WZQ-1，通过设置适度盐胁迫，可实现其在非灭菌条件下以果皮等生物质废弃物衍生水解液为原料高效合成PHA（Int. J. Biol. Macromol., 2025）。

上述理论研究成果先后发表于国际权威学术期刊Advanced Science、Green Chemistry等。相关技术成果均已获授权国家发明专利，可在不改变现有污水处理工艺的基础上嵌入该技术体系，降低污水处理成本，具有广阔的产业化推广前景，欢迎有技术需求的企业商讨成果转化合作。课题组丁大虎副教授主导开展了上述研究，实验室研究工作由博士生王子谦、杜春钰及已毕业硕士研究生李淑颖、楚冬贤等共同完成，郑冠宇教授参与指导了上述研究，李荣教授在论文撰写过程中给予了有益的帮助和指导。研究得到国家重点研发计划、江苏省农业科技自主创新资金项目、陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心开放基金的资助。

论文链接：

[1] Z. Wang, C. Du, G. Zheng*, and D. Ding*, Coupling Nitrogenous Organic Wastewater Treatment and Biorefinery via N-Cycling Bacterium.Adv. Sci., 2025, e13035.//doi.org/10.1002/advs.202513035.

[2] Z. Wang, C. Du, X. Zhuo, R. Geng, G. Zheng and D. Ding*. Two birds with one stone: pyridine wastewater depuration with the recovery of poly(3-hydroxybutyrate).Green Chem., 2025a, 27, 13076-13088. //doi.org/10.1039/D5GC04599A.

[3] C. Du, Z. Wang, X. Zhuo, R. Geng, C. Liu, H. Wang, D. Chu, S. Li, R. Li, G. Zheng and D. Ding*. Biosynthesis of polyhydroxyalkanoates (PHAs) from organic waste-derived volatile fatty acids (VFAs).Green Chem., 2025b, 27, 1939-1968. //doi.org/10.1039/D4GC05125D.

[4] Z. Wang, C. Du, R. Yan, S. Li, G. Zheng, Dahu Ding*. Sustainable polyhydroxybutyrate (PHB) production from biowastes byHalomonassp. WZQ-1 under non-sterile conditions.Int. J. Biol. Macromol., 2025, 311, 143643. //doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143643.

发明专利：

[1]丁大虎，王子谦。一株N-甲基吡咯烷酮降解菌株、菌剂及其应用，ZL202410283259.5。

[2]丁大虎，杜春钰。一株兼具苯胺降解及聚羟基丁酸酯合成能力的菌株及其应用，ZL202410283260.8。

[3]丁大虎，王子谦，杜春钰，闫儒誉。一株兼具N, N-二甲基乙酰胺降解及聚羟基丁酸酯合成能力的菌株及其应用，ZL202411009042.1。

[4]丁大虎，王子谦，杜春钰。一株兼具吡啶降解及聚羟基丁酸酯合成能力的菌株及其应用，ZL202411062569.0。