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03-152021

能“吃”塑料的細(xì)菌被寄予厚望!但大規(guī)模商用仍需時日

來源:科技日報

美國《福布斯》雙周刊網(wǎng)站3月11日的報道指出,一項研究估計,到2050年,海洋中所有塑料的重量可能與魚類的重量相當(dāng)。源源不斷產(chǎn)生的塑料垃圾對生態(tài)環(huán)境造成了巨大危害,也給人類健康帶來威脅。美國有線電視新聞網(wǎng)(CNN)的報道也顯示,目前全球每年生產(chǎn)超過3.3億噸塑料,預(yù)計到2050年,這一數(shù)字將增加兩倍。

日本科學(xué)家曾于2016年在《科學(xué)》雜志撰文報告稱,他們發(fā)現(xiàn)了一種可以“吞噬”塑料的細(xì)菌,這可能是應(yīng)對全球最緊迫環(huán)境危機之一的解決辦法——培育此類細(xì)菌并將其分解為無害的副產(chǎn)品。

科學(xué)家們對這些“吞噬”塑料的細(xì)菌寄予厚望。不過,專家也提醒道,這類細(xì)菌的大規(guī)模商業(yè)部署仍需數(shù)年時間。另外,即便可以朝自然界大量派遣這些細(xì)菌,它們可能也會帶來其他問題。

發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能“吃掉”塑料

上述發(fā)表于《科學(xué)》雜志的研究顯示,慶應(yīng)義塾大學(xué)研究人員偶然發(fā)現(xiàn),一種奇特的細(xì)菌Ideonella sakaiensis 201-F6可以“吃掉”塑料。據(jù)悉,這種細(xì)菌能在30攝氏度下經(jīng)過6周完全降解PET薄膜。PET指聚對萊二甲酸乙二醇酯,是世界上最常見的塑料之一,應(yīng)用于衣料、飲水瓶和食物打包盒等。該物質(zhì)需要數(shù)百年才能分解,同時對環(huán)境造成難以估量的破壞。

研究人員進(jìn)一步調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn),一種叫做ISF6-4831的酶,它與水發(fā)生反應(yīng)能將PET分解成為一種中間介質(zhì),隨后,第二種酶ISF6-0224又將該中間物進(jìn)一步分解成簡單的分子結(jié)構(gòu)。

無獨有偶,據(jù)巴基斯坦《黎明報》2017年9月26日報道,中國和巴基斯坦科學(xué)家近日攜手發(fā)現(xiàn)了一種可以分解塑料的真菌塔賓曲霉(Aspergillus tubingensi),這種細(xì)菌體內(nèi)生長的根類細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)有助于分解聚合物,可在幾個星期內(nèi)將塑料降解。

另據(jù)英國《獨立報》網(wǎng)站2019年6月30日報道,美國俄勒岡州里德學(xué)院學(xué)生摩根·韋格在得克薩斯州休斯頓家附近的一處油料場采集的樣本中發(fā)現(xiàn)了另外一種可以食用PET的細(xì)菌。

韋格稱,該菌種的利用有可能徹底改變塑料廢棄物的處理方式,加快這種細(xì)菌“吞噬”塑料的進(jìn)程有望為解決地球塑料問題發(fā)揮“很大作用”。目前每年約有3億噸塑料被廢棄,只有約10%得以回收。

此外,2020年3月,德國科學(xué)家萊比錫亥姆霍茲環(huán)境研究中心的科學(xué)家在萊比錫一個易碎的塑料廢料場收集土壤并對其進(jìn)行研究后,發(fā)現(xiàn)了一種聚氨酯二醇為食(聚氨酯二醇廣泛用于產(chǎn)品制造)的新型土壤細(xì)菌。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些能夠“吃”塑料的細(xì)菌。圖源:美國《福布斯》雙月刊網(wǎng)站

《福布斯》雙周刊網(wǎng)站在3月11日的報道中指出,盡管這些細(xì)菌“吞噬”塑料的速度趕不上人類每年制造出塑料垃圾的速度,但這些發(fā)現(xiàn)意味著,有朝一日,科學(xué)家們有可能大量生產(chǎn)此類細(xì)菌,并將其派往各大垃圾填埋場或者海洋中。

生物改造能提升“吞噬”效率

《福布斯》雙周刊的報道指出,為使這些天然細(xì)菌發(fā)揮作用,必須對其進(jìn)行生物改造,使其降解塑料的速度提高幾百倍或幾千倍。

科學(xué)家們在這方面也取得了一些突破。2018年,英國普茨茅斯大學(xué)科學(xué)家們對在大阪發(fā)現(xiàn)的天然細(xì)菌加以改良,生成了能在幾天內(nèi)就消化PET的酶,并將它命名為PETase。2020年10月,這些科學(xué)家將ISF6-4831和ISF6-0224這兩種不同酶組合成一種“超級酶”,進(jìn)一步提升了其“吞噬”塑料的效率。

不過,上述研究負(fù)責(zé)人、普茨茅斯大學(xué)約翰·梅根教授也表示:“我們現(xiàn)在需要找到方法降低生成這種酶的成本,也需要掌握大規(guī)模工業(yè)化使用這種酶的技術(shù)。”

雖然前路漫漫,但梅根樂觀地認(rèn)為,這將是人類最終消除塑料污染、控制塑料泛濫的新起點。

盡管這些細(xì)菌的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍需數(shù)年時間,但曙光已經(jīng)出現(xiàn)!法國卡比奧斯公司(Carbios)可能在未來幾個月內(nèi)破土動工,建造一個利用酶對PET塑料進(jìn)行生物降解的示范工廠。

大規(guī)模部署仍面臨諸多挑戰(zhàn)

不過,也有專家提醒說,即使這些新技術(shù)有朝一日大規(guī)模部署,它們?nèi)詫⒚媾R諸多問題,甚至可能帶來未知的風(fēng)險。

首先,這些細(xì)菌大多只能消化PET,可能對其他幾種塑料——如用于制造洗發(fā)水瓶或管道等更堅硬材料的HDPE可能很難利用這些細(xì)菌實現(xiàn)生物降解。

此外,細(xì)菌也不能將塑料降解成其碳和氫,通常只會將其分解成單體,而單體通常只能被用來制造更多塑料。例如,卡比奧斯的工廠就打算將PET塑料變回原料,以生產(chǎn)更多塑料。

而且,即使未來有可能大量生產(chǎn)出細(xì)菌并將其派往垃圾堆,這種方法也可能帶來其他問題——對這些塑料進(jìn)行生物降解有可能釋放出其中包含的化學(xué)添加劑,從而污染環(huán)境。

專家表示,戰(zhàn)勝塑料廢物危機的******方法是,將使用其他可重復(fù)使用的物品來替代。例如,英國諾普勒(Notpla)公司利用海藻酸鈉凝膠制成了可自然生物降解的無塑料包裝。


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