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能“吃”塑料的细菌被寄予厚望!但大规模商用仍需时日

发布时间:2021-07-28    浏览次数:2124

       美国《福布斯》双周刊网站3月11日的报道指出,一项研究估计,到2050年,海洋中所有塑料的重量可能与鱼类的重量相当。源源不断产生的塑料垃圾对生态环境造成了巨大危害,也给人类健康带来威胁。美国有线电视新闻网(CNN)的报道也显示,目前全球每年生产超过3.3亿吨塑料,预计到2050年,这一数字将增加两倍。

到2050年,海洋中所有塑料的重量可能与鱼类的重量相当

       日本科学家曾于2016年在《科学》杂志撰文报告称,他们发现了一种可以“吞噬”塑料的细菌,这可能是应对全球最紧迫环境危机之一的解决办法——培育此类细菌并将其分解为无害的副产品。

       科学家们对这些“吞噬”塑料的细菌寄予厚望。不过,专家也提醒道,这类细菌的大规模商业部署仍需数年时间。另外,即便可以朝自然界大量派遣这些细菌,它们可能也会带来其他问题。

发现细菌能“吃掉”塑料

       上述发表于《科学》杂志的研究显示,庆应义塾大学研究人员偶然发现,一种奇特的细菌Ideonella sakaiensis 201-F6可以“吃掉”塑料。据悉,这种细菌能在30摄氏度下经过6周完全降解PET薄膜。PET指聚对莱二甲酸乙二醇酯,是世界上最常见的塑料之一,应用于衣料、饮水瓶和食物打包盒等。该物质需要数百年才能分解,同时对环境造成难以估量的破坏。

       研究人员进一步调查研究后发现,一种叫做ISF6-4831的酶,它与水发生反应能将PET分解成为一种中间介质,随后,第二种酶ISF6-0224又将该中间物进一步分解成简单的分子结构。

       无独有偶,据巴基斯坦《黎明报》2017年9月26日报道,中国和巴基斯坦科学家近日携手发现了一种可以分解塑料的真菌塔宾曲霉(Aspergillus tubingensi),这种细菌体内生长的根类细丝网络有助于分解聚合物,可在几个星期内将塑料降解。

       另据英国《独立报》网站2019年6月30日报道,美国俄勒冈州里德学院学生摩根·韦格在得克萨斯州休斯顿家附近的一处油料场采集的样本中发现了另外一种可以食用PET的细菌。

       韦格称,该菌种的利用有可能彻底改变塑料废弃物的处理方式,加快这种细菌“吞噬”塑料的进程有望为解决地球塑料问题发挥“很大作用”。目前每年约有3亿吨塑料被废弃,只有约10%得以回收。

       此外,2020年3月,德国科学家莱比锡亥姆霍兹环境研究中心的科学家在莱比锡一个易碎的塑料废料场收集土壤并对其进行研究后,发现了一种聚氨酯二醇为食(聚氨酯二醇广泛用于产品制造)的新型土壤细菌。

科学家们发现了一些能够“吃”塑料的细菌。图源:美国《福布斯》双月刊网站

      《福布斯》双周刊网站在3月11日的报道中指出,尽管这些细菌“吞噬”塑料的速度赶不上人类每年制造出塑料垃圾的速度,但这些发现意味着,有朝一日,科学家们有可能大量生产此类细菌,并将其派往各大垃圾填埋场或者海洋中。

生物改造能提升“吞噬”效率

       《福布斯》双周刊的报道指出,为使这些天然细菌发挥作用,必须对其进行生物改造,使其降解塑料的速度提高几百倍或几千倍。

        科学家们在这方面也取得了一些突破。2018年,英国普茨茅斯大学科学家们对在大阪发现的天然细菌加以改良,生成了能在几天内就消化PET的酶,并将它命名为PETase。2020年10月,这些科学家将ISF6-4831和ISF6-0224这两种不同酶组合成一种“超级酶”,进一步提升了其“吞噬”塑料的效率。

       不过,上述研究负责人、普茨茅斯大学约翰·梅根教授也表示:“我们现在需要找到方法降低生成这种酶的成本,也需要掌握大规模工业化使用这种酶的技术。”

       虽然前路漫漫,但梅根乐观地认为,这将是人类最终消除塑料污染、控制塑料泛滥的新起点。

       尽管这些细菌的大规模商业应用仍需数年时间,但曙光已经出现!法国卡比奥斯公司(Carbios)可能在未来几个月内破土动工,建造一个利用酶对PET塑料进行生物降解的示范工厂。

大规模部署仍面临诸多挑战

       不过,也有专家提醒说,即使这些新技术有朝一日大规模部署,它们仍将面临诸多问题,甚至可能带来未知的风险。

       首先,这些细菌大多只能消化PET,可能对其他几种塑料——如用于制造洗发水瓶或管道等更坚硬材料的HDPE可能很难利用这些细菌实现生物降解。

       此外,细菌也不能将塑料降解成碳和氢,通常只会将其分解成单体,而单体通常只能被用来制造更多塑料。例如,卡比奥斯的工厂就打算将PET塑料变回原料,以生产更多塑料。

       而且,即使未来有可能大量生产出细菌并将其派往垃圾堆,这种方法也可能带来其他问题——对这些塑料进行生物降解有可能释放出其中包含的化学添加剂,从而污染环境。

       专家表示,战胜塑料废物危机的最佳方法是,将使用其他可重复使用的物品来替代。例如,英国诺普勒(Notpla)公司利用海藻酸钠凝胶制成了可自然生物降解的无塑料包装。