塑料垃圾處理新手段--酶變體可“吃掉”數(shù)十億噸塑料垃圾

2022-05-06

科技日報訊 美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科學(xué)家在最新一期《自然》雜志上撰文指出，他們研制出了一種新的酶變體FAST-PETase，它能在幾小時到幾天內(nèi)分解正常情況下需要數(shù)百年才能降解的塑料，有望大大推動塑料的回收利用，真正拉開塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大幕。

最新研究負(fù)責(zé)人哈爾·阿爾珀教授表示，他們研制出的新酶主要針對聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），這種塑料出現(xiàn)在大多數(shù)消費(fèi)品包裝上，包括餅干盒、汽水瓶、水果和沙拉包裝，以及某些纖維和紡織品中，占全球垃圾總量的12%，數(shù)量可能高達(dá)數(shù)十億噸。

在最新研究中，阿爾珀等人借助機(jī)器學(xué)習(xí)模型，研制出了名為PETase的天然酶的新突變，預(yù)測了哪些突變能在低溫下快速解聚廢棄塑料，隨后研究了51種不同的塑料容器、5種不同的聚酯纖維和織物，以及所有由PET制成的水瓶，證明了其中一種名為FAST-PETase酶的有效性。

研究人員指出，新的酶變體能夠完成一個“循環(huán)過程”，將塑料分解成更小的部分（解聚合），然后用化學(xué)方法將其重新組裝（再聚合）。在某些情況下，這些塑料可在24小時內(nèi)被完全分解成單體。

回收利用是減少塑料垃圾最好的方法，但在全球范圍內(nèi)，只有不到10%的塑料被回收利用。除了將塑料扔進(jìn)垃圾填埋場外，最常見的處理方法是將其燃燒，但這種方法成本高、能耗高，且會向空氣中排放有害氣體。其他替代工業(yè)過程包括糖酵解、熱解和/或甲醇解過程，但這些處理工藝也非常耗能。

而生物解決方案消耗的能量要少得多。在過去15年中，科學(xué)家們一直在研究用酶回收塑料并取得一定進(jìn)展。但迄今還沒有人弄清楚如何制造能夠在低溫下高效運(yùn)行從而可以更好地大規(guī)模使用的酶。最新研究證實(shí)，F(xiàn)AST PETase可以在低于50攝氏度的溫度下分解塑料。

接下來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃擴(kuò)大這種酶的生產(chǎn)規(guī)模，為工業(yè)和環(huán)境應(yīng)用作好準(zhǔn)備。研究人員表示，這種酶有望在清理垃圾填埋場等廢物處理行業(yè)大顯身手。為此，他們正在研究多種方法，將這些酶運(yùn)到野外，以清理受污染的場地。