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行從而可以更好地大規(guī)模使用的酶。最新研究證實，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)隊計劃擴(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，將這些酶運到野外，以清理受污染的場地。