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Nature：塑料生物酶降解新技術(shù) 24小時完全降解PET塑料
2022年05月23日 09:12:19
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：吳吳吳 點擊量：6159
分解的塑料還可以再利用制成食品級塑料哦！
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】塑料的發(fā)明給人們的日常生活帶來非常大的便利，但隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，塑料的廢棄與處理之間出現(xiàn)斷層，導致塑料污染問題日趨嚴峻。據(jù)專家預(yù)測，到2040年，將有約7.1億噸的塑料進入環(huán)境中，這還是在采取了有效防治的背景下，如果不采取有效行動，這個數(shù)據(jù)將達到13億噸。
近年來，越來越多的證據(jù)表明塑料污染給生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞，法國發(fā)展研究所的研究數(shù)據(jù)表明，每年大約有1500萬海洋生物因為塑料污染死亡，并且這個數(shù)據(jù)還在不斷上升。此外，微塑料(粒徑小于5mm的塑料)也有了向人類“進攻”之勢，2022年4月，微塑料已經(jīng)在活人的肺部深處被科學家發(fā)現(xiàn)。(《微塑料入侵人體？淺談微塑料的現(xiàn)狀與防治》)
海洋中的塑料垃圾
塑料污染的治理迫在眉睫，有關(guān)塑料生物降解的研究是環(huán)保領(lǐng)域的重大課題。2022年4月28日，《Nature》上刊登了一項有關(guān)利用酶降解塑料的新技術(shù)的論文，來自美國德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員利用計算機學習算法創(chuàng)造了一種新型酶FAST-PETase，它最短可以在一天內(nèi)完全降解PET塑料。
常見的塑料品種包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚丙烯(PP)等，其中PET是生活中是最常見的塑料品種之一，主要被用于制作塑料瓶。
在實驗中，為了提高PET降解酶(PETase)的活性，研究人員使計算機學習算法來預(yù)測酶的突變，經(jīng)過對突變體進行工程改造和測試，他們選定了一種含有五個突變的酶——FAST-PETase(功能性、活性、穩(wěn)定和耐受性PETase)。與未經(jīng)改造的PETase相比，F(xiàn)AST-PETase的活性高，有著優(yōu)秀的降解能力。
PET分為兩種形態(tài)，一是緊密的結(jié)晶形態(tài)，另一種是松散的形態(tài)，PET制品就是用這兩種轉(zhuǎn)臺的塑料按照一定比例混合而成的。因為結(jié)晶形態(tài)的PET比較穩(wěn)定，無法直接用酶進行講解，所以必須經(jīng)過預(yù)處理使它變成“松散狀態(tài)”。
實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AST-PETase的降解能力超強，它能夠在室溫下一周或50℃以下一天內(nèi)完全降解松散狀態(tài)的PET，當潔凈度PET的結(jié)晶度超過25%時，需要將PET熱預(yù)處理至“松散狀態(tài)”，再進行降解。不僅如此，F(xiàn)AST-PETase還表現(xiàn)出了對51種消費后塑料容器、5種聚酯纖維以及全部PET制品(織物和塑料瓶)的降解能力。
同時，研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們通過該技術(shù)能夠從3克的有色PET中提煉出2.8克的無色PET，這些無色PET能夠再進入工業(yè)環(huán)節(jié)，制造出食品級的PET制品，可以說，該技術(shù)實現(xiàn)了一個完整的“回收閉環(huán)”。
在自然狀態(tài)下，塑料埋在土壤中需要1000年才能夠完全分解，而現(xiàn)在的FAST-PETase新技術(shù)使得1000年縮短成了24小時，這是個巨大的進步。據(jù)了解，目前該團隊已經(jīng)為這項技術(shù)提交了專利申請，如果該技術(shù)順利產(chǎn)業(yè)化，那么對塑料污染的治理來說將會是一個“天大的好消息”！
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