德纳化学

科学家意外发现变异酵素 可以完全分解塑料

http://www.plas.hc360.com2018年04月24日14:27 来源:界面新闻T|T

    慧聪塑料网讯:这完全可以被称作是个“幸福的意外”:就在环保人士纷纷要求社会着力解决塑料污染危机之时,一组科研人员竟意外发现了一种酵素,将来或许能够“吃”掉这些困扰人类多时的麻烦。

    英国朴茨茅斯大学的生物学家们近期正在研究一种能够降解聚酯的酵素,并在此研究期间发现了可以对酵素进行微调的方法。根据其发布于《国家科学院学报》(PNAS)上的论文,该项研究的成果便是“变异酵素”,能比常规形态的酵素多分解20%的塑料。

    这种酵素源自名为Ideonella sakaiensis 201-F6的细菌,由日本研究者们在2016年发现。研究者们随后还发现该细菌可以在六周之内完全分解掉一块低质量塑料薄片。现在,结构生物学家约翰·麦克吉汉(John McGeehan)和项目组成员们对此种细菌进行了基因方面的改造,让塑料分解时间减少到数天之内。这项发现令人无比惊喜:聚酯,在科学界又被称作聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET,自然分解过程需耗费好几个世纪。

朴茨茅斯大学的约翰·麦克吉汉教授正在研究一种可分解垃圾的酵素的结构,最后却成功对其进行基因改造,提升了分解性能与速度

朴茨茅斯大学的约翰·麦克吉汉教授正在研究一种可分解垃圾的酵素的结构,

最后却成功对其进行基因改造,提升了分解性能与速度

    这一切还只是开始。麦克吉汉在接受英国《卫报》采访时表示,他的项目组正在尝试进一步加速分解过程,并希望找到能够匹配工业用途的规模化生产方法。更重要的是,他们还设想到,这项研究可以从源头上减少流入市场的塑料数量。

    麦克吉汉介绍到:“我们希望利用这种酵素将塑料转变为原始结构,然后又可以作为塑料循环使用。”要想更好地理解这一举动对于自然环境的意义,不妨看看以下惊人数据:全世界每分钟生产一百万只塑料瓶,大概只有10%得到循环利用,其余的都被丢弃到陆地、海洋和公园里。

    即便是那些被循环回收的塑料,也主要被用于生产衣服、地毯等纺织品,极少部分能够再次成为塑料瓶原料。所以,理论上讲,如果麦克吉汉的“意外的”发现最终能够成功,也就意味着我们会见证一个无需挖掘更多石油来生产塑料瓶的美好未来。

    他的项目组并不是第一个尝试以科学对抗塑料污染问题的环保斗士。比如我们的自然母亲,也已经找到了自己的回应方式——可以吃塑料的虫子。去年,西班牙科研者们就发现了一种蜡虫,这种虫子不仅仅能嚼碎塑料袋,甚至还能够直接吃下去。研究人员又进一步通过制作虫膏证明了自己的猜想。生物作家埃德·杨(Ed Yong)在《大西洋月刊》上写道:

    生物学家Federica Bertocchini把这些虫粉碎,然后将“虫膏”涂抹到聚乙烯上。一天半之后,大约13%的塑料竟然消失不见。即便只混合有蜡虫的膏糊也能分解聚乙烯。

    秘密就在于这种蠕虫分解蜂蜡的能力,而蜂蜡当中包含有部分与聚乙烯相同的化学键物质。从那以后,科研者们就一直在尝试利用这些蠕虫的消化系统,试图借此分解陆地与海洋里成千上万吨塑料垃圾。具体操作措施还不甚清楚,倒是有一个想法已经比较成型:在聚集大量塑料垃圾的海洋里喷洒这种细菌或酵素,让其发挥分解作用。

    但并非所有科研者都认可这些发现能成为解决地球污染危机的革命性手段。密歇根州立大学包装专业主任,同时也是塑料循环专家学者的苏珊·赛尔克(Susan Selke)就指出,第一大难题便是实用性。“首先理想状态下,你一定是期望在塑料聚集成堆的地方高效喷洒酵素,而不想在整个地球表面都洒上吧,”她说,“那么既然你已经为了将其分解,而来收集这些垃圾,倒不如直接将其用于再循环。”

    她还表示,生物降解方法一般都是把聚酯材料分解为水和二氧化碳,但这还不如将其作为再生材料使用起来更有价值。麦克吉汉使用的细菌主要是把破碎的塑料转化成原料(乙二醇和对苯二甲酸),但赛尔克指出相应技术早已存在。

    “我们已经有大量物理转化技术,能够把聚酯PET循环为食品级,或通过FDA安全认证的材料,继续生产干净的塑料瓶,”她提出,“而且如果不考虑直接接触食物的安全禁忌,早在几十年前,我们就已经可以用塑料瓶再生产干净的塑料瓶了。”

    站在更为宏观角度上,赛尔克认为,科技创新固然重要,但更基本的问题是如何处理垃圾。即便在美国,也不是所有城市强制要求循环使用。对于很多地方而言,循环利用的代价太过高昂,甚至可能根本不值得。美国之外的地方,循环利用的希望就更为渺茫了。尤其是在那些低收入国家,这样的环保任务就只能依靠非官方垃圾回收员身上,这些人往往收入微薄,社会地位极低。

    当然,就和几乎所有其他环境问题一样,塑料污染问题也有不同维度,需要从各个角度加以追踪击破。如果将科学突破史视作一连串印迹,那么,变异酵素和吃塑料的蠕虫的意外发现至少也能在历史上留下足迹,证明着我们为保护地球免受垃圾侵扰而进行的斗争与努力。

责任编辑:胡敏婷

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