有了它,塑料 24 小时就能降解

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04-30 10:14

从二十世纪开始出现的各式塑料制品,给我们的生活提供了不少便利,但也因为难降解等特性,给我们身处的环境造成了巨大的负担。

占全球所有废物的 12% 的 PET 塑料(学名聚对苯二甲酸乙二醇酯),就需要上百年的时间才能自然降解,如今的微塑料污染更是已经侵入人体,解决塑料污染已经迫在眉睫。

▲图片来自:Unsplash

于是,多年来人们一直在想办法「消灭」这些废弃的塑料制品。虽然回收利用是减少塑料垃圾最明显的方式,但全球只有不到 10% 的塑料能被回收,其他的废塑料不是被扔进填埋场,就是被燃烧。不但成本高,耗能大,还会产生有毒气体。

▲ 图片来自:Flo-Bro

在热解、利用甲醇等多种尝试中,科学家发现了一个有效的方法——利用酶来分解废塑料。几年前日本的研究人员就发现一种会「吃」塑料的细菌,在酶的作用可以在几周内分解 PET 塑料。

之后,英国朴茨茅斯大学(University of Portsmouth)的研究人员设计出一种性能更强的酶——「PETase」,并将它与另一种名为「MHETase」的酶结合形成一种「超级酶」,能够以六倍的速度「吃掉」PET 塑料。

▲ 图片来自:New Atlas

不久前,这种「吃」塑料的酶又变得更强了。德克萨斯大学的一个团队对「PETase」酶的一些缺点进行了改进,比如它无法在低温和不同的 pH 范围内正常运行、直接处理未经处理的塑料废物缺乏有效性以及反应速度慢等等。

▲ 图片来自:cnBeta

为了让「PETase」酶变得更强,研究人员开发了一种机器学习模型,这个模型可以预测酶中的哪些突变可以消除这些阻碍,比如在低温下如何快速解聚那些消费后留下的废塑料。

借助机器学习的预测和研究,研究人员设计了一种功能、活性、稳定性和耐受性都更出色的酶,称为「FAST-PETase」。

▲ 图片来自:UTNEWS

测试中,「FAST-PETase」酶在一周内几乎完全降解了 51 种不同的消费产生的塑料容器、5 种不同的聚酯纤维和织物以及 PET 制成的水瓶。在某些实验中,它甚至可以在短短 24 小时内就可以将塑料分解。

通过测试,研究人员已经地验证了它的有效性。更重要的是,「FAST-PETase」酶不仅分解速度更快,还可以在低于 50 摄氏度的温度下发挥作用,这也就意味着它能得到更广泛的应用。

▲ 图片来自:UTNEWS

接下来,这个团队计划扩大酶的生产规模,为工业和环境应用做准备。研究人员已经为这项技术提交了专利申请,并计划了几种不同的用途,比如清理垃圾填埋场;也在研究多种将酶带入田间以清理污染场地的方法,计划把它用于环境修复。

▲ 图片来自:UTNEWS

废塑料给我们造成的影响已经太多也太久了,「FAST-PETase」酶的出现,是合成生物学、化学工程和人工智能等多种学科共同的智慧成果,也是处理塑料污染的可行之道。希望借助它的力量,能让塑料制品带来的污染能在我们的环境中渐渐消失。

 

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